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Großer Radiatorentest - Wieviel Kühlfläche brauche ich wirklich?
14.03.2018 - 08:00

In den letzten Monaten haben wir beobachtet, dass das Interesse an Wasserkühlungen auch außerhalb des Modding- und Enthusiasten-Bereichs immer weiter wächst. Zum einen sind da diejenigen, die es einfach und risikoarm haben wollen und sich meistens für eine optisch ansprechende All-In-One-Lösung entscheiden. Zum anderen wieder Leute mit etwas mehr Mut zu Neuem und dem Drang nach Perfektion. Ebenjene entscheiden sich sehr oft für die Umsetzung einer Custom-Wasserkühlung. Um dieses Vorhaben zu realisieren, muss man sich im Vorhinein sehr genau in das Thema einlesen. Trotz aller vertrauenswürdigen Quellen, ist in den Weiten des Internets auch sehr viel Halbwissen unterwegs, welches nur allzu gerne dann weiterverbreitet und für bare Münze genommen wird. Dies fängt bei empfohlenen Pumpen und Kühlflüssigkeiten an und hört bei der Dimensionierung der dazu passenden Kühlfläche auf.

Um dem zuletzt genannten Punkt endlich mit handfesten Tests und Ergebnissen zu Leibe rücken zu können, hat sich unser Redakteur Christian die letzten Wochen damit beschäftigt, für euch sechs der gängigsten Radiatoren zu testen. Da uns dies aber noch nicht genug war, wartet in diesem Artikel nicht nur ein Testlauf mit dem Prozessor auf euch, sondern auch ein Zweiter, bei welchem die Grafikkarte mit eingebunden wurde. Insgesamt sind wir auf eine reine Testlaufzeit von rund 35 Stunden gekommen - Umbauzeiten und Systementlüftungen dabei nicht mal mit eingerechnet.


Für diesen großen Test wurden uns von der Firma Aquatuning vier Radiatoren diverser Größen zur Verfügung gestellt. Die Radiatoren stammen dabei allesamt von Alphacool, um eine größtmögliche Vergleichbarkeit zwischen den Typen zu erzielen. Neben Modellen der NexXxoS-XT45-Familie, welche uns in den Größen 120, 240 und 280 mm zugesendet wurden, erhielten wir außerdem noch einen Alphacool Eisbrecher-Radiator im 240-mm-Format. Unser Redakteur steuerte weiterhin noch einen Alphacool NexXxoS ST30 240 mm sowie einen NexXxoS XT45 480 mm aus seinem privaten Bestand bei. Das 360 mm Format erreichten wir durch den Zusammenschluss eines 120 mm und 240 mm-Radiators. Somit haben wir jedes gängige Format, welches halbwegs gut für eine PC-interne Montage wirklich als sinnvoll erachtet werden könnte, in unserem Test vertreten und abgedeckt.

Wir wünschen euch daher viel Spaß beim Lesen und vielleicht bringen wir mit diesem Test zudem ein wenig Licht ins Dunkeln.



Danksagung




Wir danken der Firma Aquatuning für die schnelle und unkomplizierte Bereitstellung der Testsamples.








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Vorstellung der Radiatoren

Die NexXxoS-Serie von Alphacool ist seit langem bei den Anwendern sehr beliebt, wenn es um Wasserkühlungskomponenten geht. Dazu zählen neben Prozessor- und Grafikkartenkühlern natürlich auch die Radiatoren. Letztere bestehen vollständig aus Kupfer, liegen damit zwar preislich leicht über dem Durchschnittpreis am Markt, sind aber oftmals immer noch günstiger als Vollkupferradiatoren der Konkurrenz. Dies wird vor allem durch das Weglassen von Deko-Elementen oder zusätzlichen Gehäusen, welche die Radiatoren umschließen, erreicht. Bezugnehmend auf die reine Kühlleistung sind keine Abstriche zu machen, wodurch Alphacool´s Radiatoren damit durchaus ein gutes Preis- Leistungsverhältnis zugesagt werden kann. In diesem Abschnitt möchten wir euch kurz die von uns für diesen Test herangezogenen Radiatoren vorstellen. Konzentriert haben wir uns dabei auf die Modelle mit einer Dicke von 45 mm, da diese die gängigste PC-intern zu montierende Bauart ist, von kleinen ITX-Systemen und riesigen Big-Tower-Gehäusen mal abgesehen. Im ITX-Format kommen, wenn es das Gehäuse überhaupt zulässt, mit 30 mm etwas dünnere Radiatoren zum Einsatz. Für extrem ausladende Big-Tower gibt es dagegen aber auch Radiatoren mit 60 oder mehr Millimetern Dicke.


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Als erstes Testobjekt haben wir auch zugleich den kleinsten Kandidaten im Feld. Dieser hört auf den Namen NexXxoS XT45 120 mm und entspricht in der vorliegenden Kombination (45 mm Dicke, 120 mm-Format) dessen, was sehr oft bei All-in-One-Lösungen zum Einsatz kommt. Insgesamt können hierauf bis zu zwei 120 mm-Lüfter montiert werden, welche den Radiator und damit die Kühlflüssigkeit beim Wärmeabtransport helfen. Sechs G1/4“-Anschlüsse ermöglichen eine flexible Einbindung in den Kühlkreislauf, ohne extra noch sogenannte Winkeladapter nutzen zu müssen, da für Zu- und Ablauf jeweils drei Gewinde vorhanden sind. Diese befinden sich an Ober-, Unter- und Stirnseite. Eingesetzt werden Radiatoren ebenjener Bauart oft an den Rückseiten von PC's, wo normalerweise ein Heck-Lüfter die warme Luft aus dem Inneren abführt. Zusätzlich zu den sechs Schlauch-Anschlüssen besitzt dieser Radiator noch ein weiteres G1/4“-Gewinde an der zweiten Vorkammer, welches ausschließlich als Wasserablass dient, um damit die Kühlflüssigkeit bequem aus dem Kreislauf zu bekommen – ohne diesen zuvor auftrennen zu müssen.


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Mit Hilfe des 120 mm kleinen NexXxoS-Radiators möchten wir allgemeingültig für alle NexXxoS-Samples dieses Tests ein paar Worte bezüglich der Verpackung, Verarbeitungsqualität und des Lieferumfangs loswerden. Die Umverpackung des Radiators besteht aus stabilen, bedruckten Karton und ist in den Alphacool-typischen Farben schwarz, blau und weiß gehalten. Der Hintergrund ist dabei schwarz, das große Alphacool-Logo blau und der Rest der Schrift weiß. Auf der Verpackung sind neben dem Radiatornamen sowie der Anzahl der Anschlüsse jedoch keine weiteren Infos vorhanden. Hierfür muss man bei Bedarf die Homepage von Alphacool besuchen. Die Abbildungen der NexXxoS-Radiatoren auf den Kartons sind leider nur exemplarisch und zeigen anscheinend ältere Revisionen. Aktuell besitzen die Wärmetauscher (auf der Herstellerseite) in einer Ecke ein blaues Logo, während auf den Verpackungen ein in der Mitte positioniertes Logo in Orange oder eben auch gar keins zu sehen ist. Die Produktfotos auf der Homepage sind aber soweit aktuell. Zusätzlich zu der Kartonverpackung bekommt der Radiator noch eine dünne Hülle aus Luftpolsterfolie spendiert. Diese schützt das Produkt eher vor Kratzern als vor heftigen Stößen und gröberen Beschädigungen. Neben dem Radiator findet man darüber hinaus eine kleine Schachtel, in welchem sich das Zubehör befindet. Der Lieferumfang setzt sich dabei aus Montage- und Verschlussschrauben sowie einem dazu gehörigen Innensechskantschlüssel zusammen. Die Montageschrauben liegen in den längen 30- und 35 mm vor und sind jeweils zu viert extra eingetütet und beschriftet. Die Anzahl der Schrauben entspricht auch der Anzahl der Lüfterplätze, multipliziert mit zwei. Die Verschlussschrauben sind dunkel verchromt und erfüllen ihre Aufgabe. Hier sind jeweils so viele vorhanden, dass man jedes nicht benötigte G1/4"-Gewinde verschließen kann. Hält man den Radiator schließlich in der Hand, weiß man, wofür man sein Geld ausgibt. Auch schon die kleinen Modelle bringen ein ordentliches Gewicht auf die Waage und hinterlassen einen wirklich guten haptischen Eindruck. Keine der Kühlrippen war beim Auspacken verbogen und auch die Lackierung kam bei unseren Samples ab Werk unbeschädigt an. Bei der Montage muss man allerdings sehr vorsichtig vorgehen, da die von Alphacool verwendete Farbe nicht die Beständigste ist. Einmal kurz irgendwo angeeckt und schon ist die erste Macke im Lack, nicht gerade von Vorteil bei einem Bauteil, welches für eine Montage vorgesehen ist.



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Unser zweiter Kandidat hört auf den Namen NexXxoS ST30 240 mm. Das Testobjekt entstammt einer Kelvin S24 All-in-One-Lösung von Fractal Design, welche wir für euch HIER bereits getestet hatten. Mit einer Dicke von gerade einmal 30 mm fällt dieser Radi unter die Kategorie der Slim-Radiatoren, welche meist dann zum Einsatz kommen, wenn es, wie oben bereits erwähnt, besonders eng wird. Mit seinem 240 mm-Format ermöglicht der ST30 240 mm die Montage von insgesamt vier Lüftern mit einer Kantenlänge von je 120 mm. Wie auch schon unser erstes Sample ist auch diese Radiatorart sehr oft bei vormontierten und vorbefüllten Plug-and-Play-Wasserkühlern vertreten. Im Gegensatz zu den 45 mm starken XT45-Modellen, besitzen Radiatoren der ST30-Bauweise nur zwei G1/4“-Gewinde für die Montage von Schlauch- oder Rohranschlüssen.


Unser dritter Radiator im Test, dass etwas dickere Pendant zum eben vorgestellten ST30, ist der NexXxoS XT45 240 mm. Für All-in-One-Kühler wäre dieser schon etwas zu groß, aber für Custom-Kreisläufe perfekt und für den Einstieg eben sehr geeignet. Durch seine Dicke von 45 mm weist er eine um rund 50% größere Kühlfläche auf als der ST30 mit seinen 30 mm. Auch in Sachen Anschlussvielfalt ist der XT45 240 mm dem ST30 überlegen. Anstatt zwei findet man hier direkt sechs Anschlussgewinde zur problemlosen Positionierung im heimischen PC. Auch hier können vier Lüfter in sogenannter Sandwich-Art montiert werden, welche dabei dem 120-mm-Format entsprechen müssen.


Auch vier Lüfter, diesmal aber der Größe 140 mm, nimmt der NexXxoS XT45 280 mm auf. Radiatoren dieses Formates kommen oft an der Vorderseite von PC-Gehäusen zum Einsatz, wo normalerweise zwei 140-mm-Luftschaufeln eine kühle Brise in das Gehäuseinnere befördern. Auch ein Einsatz im Deckel ist denkbar, sofern der Radiator nicht mit den Komponenten des Mainboards zusammenstößt (beim Kauf bzw. der Planung ist dieses Detail nicht zu vernachlässigen!). Dabei sollte man vor allem auf große Kühlkörper z.B. der Spannungswandler achten, welche häufig an der Oberseite der Mainboards zu finden sind. Die etwas größere Kühlfläche des Radiators, gegenüber der gleich dicken 240-mm-Modelle, gibt ihm den Vorzug, wenn entsprechend Platz dafür vorhanden ist. Auch der relativ geringe Aufpreis von rund 13,- € im Vergleich zu seinem kleineren Bruder ist unserer Meinung nach durchaus vertretbar. Warum wir dieses klar sagen können, werdet ihr wissen, sobald ihr die Ergebnisse unserer Tests vor Augen habt.


Ein weiteres Testobjekt aus dem Bestand unseres Redakteurs ist der NexXxoS XT45 480 mm. Dieses übergroße Modell kommt in den seltensten Fällen bei Normalanwendern zum Einsatz, da nur sehr wenige Gehäuse, vorzugsweise Big-Tower, den dafür benötigten Platz überhaupt bieten. Mit seinen insgesamt acht 120-mm-Lüfterplätzen und einer Dicke von 45 mm, hat dieser Wärmetauscher die höchste Kühlungsrohleistung in unserem Testfeld. Wie bei NexXxoS-Radiatoren der XT45-Serie üblich, besitzt auch dieses Modell insgesamt sechs G1/4"-Gewinde für den Einbau in den eigenen Wasserkühlungsverbund. Einen siebten Anschluss zum Ablassen der kreislaufinternen Flüssigkeit sucht man allerdings vergebens. Dies ist aber wahrscheinlich der potentiellen Positionierung geschuldet. Radiatoren dieses Formates werden sehr oft waagerecht im Deckel oder im Boden des Gehäuses verbaut. Hier würde ein Wasserablass eher wenig Sinn machen.


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Weiterhin wurde uns von Aquatuning ein Alphacool-Radiator der bekannten „Eisbrecher“-Familie für diesen Test zugesandt. Dieser trägt den vollständigen Namen Eisbrecher Pro XT45 240 mm. Der 45 mm dicke Radiator im 240-mm-Format unterscheidet sich zu seinem NexXxoS-Bruder dadurch, dass er je Seite eine grobporige Schaumstoffmatte besitzt, welche von der Struktur her an einen Aquarienfilter erinnert. Jener soll vor allem bei langsam drehenden Lüftern die Leistung steigern und die emittierten Geräusche minimieren. Im Inneren gleicht der 240-mm-Eisbrecher seinem Gegenstück aus der NexXxoS-Serie. Es wurde also lediglich eine Art Gehäuse um den bereits bekannten Radiator gebaut. In Anbetracht der verbauten Matte und der sonstigen Baugleichheit zum NexXxoS-Pendant schätzen wir vorab, dass dieser Radiator eine etwas geringere Kühlleistung haben wird wie z.B. der NexXxoS XT45 240 mm. Bei der Verarbeitung hat sich Alphacool nicht lumpen lassen. Durch die mattierte Oberfläche und das hohe Eigengewicht fasst sich der Eisbrecher sehr gut an. Die Lackierung ist makelfrei und auch das Anschlusskabel für das beleuchtete Alphacool-Logo macht einen hochwertigen Eindruck. Unser Eisbrecher wirkt um einiges hochwertiger als die Samples der NexXxoS-Reihe. Auch die Lackierung erscheint uns wesentlich Beständiger gegen Kratz- und Abplatzer.


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Zusätzlich zum Standardlieferumfang, welchen wir von den NexXxoS-Radiatoren kennen, liegen dem Eisbrecher 240 noch zwei zwingend benötigte Adaptergewinde für Fittinge, sowie vier runde Schaumstoffstopfen zum Abdecken der nicht genutzten Anschlüsse bei.

Leider war zum Zeitpunkt unseres Tests ein Sample des NexXxoS XT45 360 mm nicht verfügbar. Daher haben wir uns dazu entschlossen, diese Radiatorgröße zu simulieren, indem wir die Samples der 120- und 240-mm-Version zusammenschließen. Durch die beiden zusätzlichen, kleinen Schlauchstücke erwarten wir zwar einen leicht geringeren Durchfluss, dieser ist aber bei einer Pumpe des Kalibers Laing D5 zu vernachlässigen.







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Das Testsystem

Bevor wir mit der Präsentation unserer Testergebnisse beginnen, möchten wir euch kurz das von uns verwendete Testsystem vorstellen. Für diesen großen Test haben wir uns dazu entschieden, auf ein konventionelles Gehäuse zu verzichten. Hintergrund dieser Entscheidung sind die massiven Umbaumaßnamen, die wir zwischen den Tests an unserem System vornehmen müssten. Außerdem erreichen wir so eine deutlich bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse, da jeder Radiator eben zu jedem Zeitpunkt mit unverbrauchter (also nicht bereits durch andere Komponenten angewärmter) Frischluft versorgt wird und auch die Montage-Position stets dieselbe war.


Unser Testsystem basiert auf dem Asus Crossblade Ranger-Mainboard und einem AMD Athlon X4 860K. Der Prozessor wurde von 3,7 GHz-Basistakt, beziehungsweise 4,0 GHz-Turbotakt, auf 4,5 GHz übertaktet und muss dabei eine Spannungserhöhung auf 1,5 Volt ertragen. Durch die biosseitige Aufhebung des Power-Limits, genehmigt sich der 860K aufgerundete 110 Watt, was wir dank der Ausstattung des Mainboards mit der AiSuite 3 sowie HW-Monitor als Kontrollanwendung auslesen können. Als Arbeitsspeicher kommen zwei 4 GB-Riegel des Typs G.Skill TridentX zum Einsatz, welche mit 2400 MHz takten. Da unser Testprozessor keine eigene Grafikeinheit besitzt, wir aber für die Messung der Lautstärke keine zusätzliche Geräuschquelle gebrauchen konnten, haben wir uns für eine passiv gekühlte Grafikkarte, die MSI Nvidia GeForce 210 entschieden. Für die zweite Testreihe benötigten wir jedoch einen deutlich hitzigeren Pixelschubser, welchen wir in unseren Kühlkreislauf einbinden können. Dafür nutzten wir eine AMD R9-390 des Herstellers Sapphire, welche mit einem Kühlblock von Alphacool, genauer gesagt dem Alphacool NexXxoS GPX – ATI R9 390 M01, ausgestattet wurde. Um das Wasser in unserer Kühlung zu beschleunigen, setzen wir auf eine Laing D5-Pumpe, welche von Alphacool unter dem Namen VPP655 vertrieben wird, ein. Zur besseren Vergleichbarkeit haben wir diese auf einen fixen Wert von 2400 Umdrehungen in der Minute eingestellt. Als Deckel für Selbige benutzen wir das HF D5 Top. Den Ausgleichsbehälter Alphacool Cape Corp Coolplex Pro 25 LT mussten wir leider aus Platzgründen waagerecht montiert. Um Druckunterschiede, entstehend durch stark erwärmtes Wasser, auszugleichen, wurde dieser zusätzlich mit einer sogenannten Druckmembran versehen. Als Prozessorkühler kommt der von uns getestete Alphacool NexXxoS XP³ Light - Brass Black Chrome zum Einsatz. Bezüglich des Querschnittes bzw. Größe der Schläuche fiel unsere Wahl auf die sehr verbreiteten Maße mit 10 mm Innen- und 13 mm Außendurchmesser. Da wir neben der Prozessortemperatur auch die Wassertemperatur ermitteln mussten, haben wir als zusätzliches Messgerät den Durchflusssensor Aquacomputer mps flow 400 unserem Kühlkreislauf hinzugefügt. Als Lüfter setzten wir auf den Radiatoren Noiseblocker Blacksilent PRO PL-PS als 120-mm-Lüfter und Noiseblocker Blacksilent PRO PK-PS als 140-mm-Luftschaufel ein. Getestet wird in der gewohnten Umgebung, in einem nicht schallgedämmten, aber wenig bis gar nicht hallendem Raum. Zum Zeitpunkt des Tests befanden sich weder weitere Lärmquellen im Testraum noch in dessen näherer Umgebung.

Da ihr nun unser Testsystem und die Gegebenheiten kennen gelernt habt, anbei noch kurz eine Darlegung unseres Testverfahrens: Die Lautstärketests führten wir mit einem Voltcraft SL-100 durch. Dieses stand dabei fest auf einem Stativ fixiert, in 50 cm Entfernung zur jeweiligen Mitte der Lüfteranordnung, des jeweilig entsprechenden Radiators. Um den Einfluss von externen Luftströmen auf das Messergebnis zu vermeiden, fand die Messung von der Seite und etwas von oben herab statt. Dies geschah zum einen mit der Minimaldrehzahl der Lüfter, sowie auf 25%, 50%, 75% und 100% des PWM-Signals.

Die Temperaturtests unterteilten wir in zwei Durchgänge. Während des Ersten wurde nur der Prozessor mit unserer Wasserkühlung gekühlt, im Zweiten dann auch die Grafikkarte. Damit eine größtmögliche Abwärme erzeugt werden konnte, benutzten wir für den Prozessor die Anwendung Prime95 in der Version 28.5 und Furmark der Version 1.18.0 für die Grafikkarte. Im zweiten Durchlauf liefen beide Anwendungen dann parallel. Alle relevanten Daten wurden über die Aquasuite von Aquacomputer ausgelesen. Damit sind gemeint: die Prozessortemperatur, die Wassertemperatur, Lüftergeschwindigkeiten, Pumpengeschwindigkeit sowie die Durchflussmenge des Wassers. Die Temperatur der Grafikkarte wurde durch das Sapphire-eigene Tool Trixx ausgelesen.





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Lautstärke

Größere Radiatoren bedeuten mehr Kühlfläche, damit einhergehend aber auch mehr Lüfter und bei gleichbleibender Drehzahl faktisch auch eine höhere Geräuschkulisse. Hierzu sei anzumerken, dass wir unser Testsystem jeweils nur einseitig mit Lüftern bestückt hatten. Auf eine Sandwich-Bauweise (Push/Pull) verzichteten wir. Im ersten Abschnitt dieses Bereichs möchten wir euch die reine Laustärke präsentieren, ohne dabei die Kühlleistung zu beachten. Das Grundrauschen der Testumgebung beträgt 32,1 dB(A). Dies stellt somit also auch der kleinste für uns messbare Wert dar.




Unser erstes Diagramm zeigt euch die Lautstärke mit der geringsten Drehzahl, welche unsere Lüfter schafften, ohne den Dienst zu verweigern. Diese beträgt circa 240 Umdrehungen in der Minute bei den 120-mm-Modellen und 320 U/Min bei den 140-mm-Modellen. Das Resultat unserer Messung war, dass letztendlich alle Lüfterkombinationen in einem nicht, beziehungsweise kaum wahr zu nehmenden Bereich operieren. Lediglich der 280-mm- und 480-mm-Radiator wurden mit 0,1 dB(A) über dem Grundrauschen gemessen.




Erhöht man das PWM-Signal auf 25% der möglichen Maximaldrehzahl, drehten unsere 120-mm-Lüfter mit einer Geschwindigkeit von rund 400 Umdrehungen in der Minute. Die 140-mm-Luftschaufler aus der gleichen Serie lagen bei 360 U/Min. Auch in dieser Messreihe zeigte sich, dass die Radiatorbestückungen bezüglich der Laustärke beinahe gleichauf liegen - bis auf den mit vier Lüftern bestückten 480-mm-Radiator, welcher immer noch sehr schwer wahrnehmbare 32,3 dB(A) erreicht hat.




In unserem nächsten Durchlauf zeichneten sich erste gravierende Unterschiede ab. Während unsere Samples, die mit ein bis drei 120-mm-Lüftern ausgestattet sind, nur sehr geringe Lautstärkeerhöhungen auf maximal 32,8 dB(A) erfuhren, steigerten sich die Lärmpegel unserer 280-mm- und 480-mm-Modelle auf 33,9- beziehungsweise 33,6 dB(A). Diese rutschten damit in einen nun leicht hörbaren Bereich. Leise und keineswegs störend, aber eben bei unserem offenen Versuchsaufbau dennoch bereits hörbar. Wir gehen davon aus, dass ein PC-Gehäuse an dieser Stelle noch Abhilfe schafft und die Geräusche filtern könnte.




Ab 75% der maximal möglichen Drehzahl waren dann alle getesteten Lüfterkombinationen wahrnehmbar. Mit einer Geschwindigkeit von gerundeten 1110 Umdrehungen in der Minute erreichten die Testobjekte mit 120-mm-Rotoren einen Lärmpegel zwischen 34,5- und 37,4 dB(A). Der Größte der 120-mm-Kandidaten setzte sich dabei mit 2,2 dB(A) Differenz von dem nächst kleineren Modell ab. Überrascht sind wir an dieser Stelle etwas über die Wirkung des im Eisbrecher 240 zusätzlich verbauten Gewebes. Mit 34,5 dB(A) ist dieser gleichauf mit dem XT45 120 und unterbietet damit seine im Formfaktor gleichen Pendants in Form des ST30 240 und XT 45 240. Negativ überrascht waren wir vom 280 mm großen XT45. Dieser lag trotz seiner sehr laufruhigen 140-mm-Lüfter mit 38,1 dB(A) an der negativen Spitze des Testbereichs.




Im letzten Schritt unserer Laustärketests kamen die Messungen bei der maximal möglichen Lüfterdrehzahl zum Einsatz. Hierbei setzte sich das Bild des vorherigen Testlaufes eigentlich fort. Am schlechtesten schneidet der NexXxoS XT45 280 mit 44,7 dB(A) ab, dicht gefolgt von seinem 480-mm-Kollegen, welcher 0,5 dB(A) weniger, also 44,3 dB(A) erreichte. Das Mittelfeld bildeten die Modelle ST30 240, XT45 240 sowie unsere 360-mm-Kombination. Ebenjene ordneten sich in einen Bereich von 40,2 und 42,1 dB(A) ein. Den ersten Platz, wie nicht anders zu erwarten, da nur ein Lüfter für Lärm sorgte, wird von dem XT45 120 dargestellt. Das Gespann erreicht einen Lärmpegel von 38,6 dB(A) und wird überaschenderweise dicht von dem Eisbrecher 240 verfolgt, welcher mit gerade einmal 0,3 dB(A) mehr auf 38,9 dB(A) kam. Alle Kühlungskombinationen arbeiteten bei diesem Test in einem schon als eher laut zu bezeichnenden Bereich. Dieser reicht von „gerade noch akzeptabel“ bis hin zu „meine Ohren fangen an zu bluten“. Solche Lautstärken sind aber nicht Sinn und Zweck einer DIY-Wasserkühlung und dienen maximal dem Übertakten oder schlagartigen Abkühlen der Kühlflüssigkeit.

Die Messergebnisse waren allesamt eigentlich so, wie wir sie auch erwartet haben. An dieser Stelle läuft es eben nach dem Prinzip: Je mehr Lüfter, desto lauter . . . verständlich. Der NexXxoS 280 sowie der Eisbrecher 240 stellten dabei aber Ausnahmen dar. Der 280 mm große NexXxoS-Radiator werkelte im Testbetrieb erheblich lauter als seine kleineren 240mm-Brüder und das obwohl sich die 140-mm-Lüfter langsamer drehten als die unserer 120mm-Modelle. Im Kern erklärt sich dieses an der größeren Menge an bewegter Luft, welche durch die Lamellen des Wärmetauschers gepresst wird, also mehr Luftdurchsatz pro Minute. Und so ein Vorgang erzeugt eben leider Verwirbelungen, welche wiederum Geräusche hervorrufen. Dass was man im Allgemeinen also meistens hört, sind die Strömungsgeräusche der Luft, welche sich durch den jeweiligen Radiator bewegen. An der Stelle kommen wir zum Eisbrecher. Bei diesem Radiator hat Alphacool eine Dämmschicht vor die Lamellen des Radiators gesetzt, durch welche sich die vom Lüfter bewegte Luft hindurchzwängen muss. Dadurch jedoch werden die entstehenden Verwirbelungen und Turbulenzen in Kleinere aufgebrochen und entstehende Störgeräusche viel besser „geschluckt“. Weitere Auswirkungen dieser Art der Geräusch-Dämmung werden wir später im Test noch einmal antreffen. Und weil die Lärmentwicklung nur eine Seite der Medaille bei der Wahl von Kühlungskomponenten ausmacht, kommen wir im nächsten Abschnitt zu der eigentlichen Kühlleistung.





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Testlauf 1: CPU

Unsere Temperaturmessungen haben wir in zwei Abschnitte unterteilt. Zuerst testeten wir die Kühlleistung unserer Samples, während im Kreislauf lediglich der hitzige Prozessor gekühlt wird. Im zweiten Durchgang haben wir dann noch eine Grafikkarte hinzugefügt, um zu sehen, wie weit sich die einzelnen Radiatoren belasten lassen und wie gut sie in puncto Wärmeabfuhr agieren. Gemessen haben wir die Temperaturen im Leerlauf, bei minimaler Lüftergeschwindigkeit sowie natürlich unter Last bei 25%, 50%, 75% und 100% der Lüfterdrehzahlen. Jeder Testlauf dauerte genau 30 Minuten, wobei wir mit der höchsten Drehzahl begonnen haben und nach Ablauf der Zeit die Geschwindigkeit der Lüfter um jeweils 25% reduzierten. Damit ersparten wir uns die längere Abkühl- sowie Aufwärmphase und bekamen noch viel genauere Ergebnisse. Gemessen haben wir in diesem Abschnitt die Wassertemperatur sowie die des Prozessors. Außerdem zeigten wir die entsprechende Temperaturdifferenz zwischen Prozessor und Umgebungsluft auf, welche für euch als Endergebnis ausschlaggebend sein dürfte.


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Im Desktopbetrieb, ohne das der Prozessor etwas zu tun hat, erreichten wir mit unserem Testsystem Wassertemperaturen zwischen 24 und 28 °C. Erwartungsgemäß liegt dabei das größte Modell auf Platz eins und der kleinste Radiator auf dem letzten Platz. Den zweiten Rang teilen sich der 280 mm große XT45 sowie unser selbst gebauter 360-mm-Radiator. Beide waren in der Lage, das Wasser stabil auf einer Temperatur von 25 °C zu halten. Verfolgt werden diese beiden Produkte vom XT45 240, welcher das Wasser nur ein Grad wärmer werden ließ. Den vorletzten Platz mussten sich der schlankere ST30 240 und der Eisbrecher 240 teilen. Um die Kühlleistung auf den Prozessor bezogen aufzuzeigen, nehmen wir nur zu der Temperaturdifferenz Stellung. Hierbei belegen der NexXxoS XT45 480 und der 360 mm große Bruder den vorderen Rang. Diese schafften es den Prozessor so weit zu kühlen, dass er nur 5 °C über der Raumtemperatur liegt. Platz zwei belegt das von der Kühlfläche her etwas kleinere Modell in Form des XT45 280, welcher eine Temperaturdifferenz von 6 °C zwischen Prozessor und Umgebungsluft erreichte. Zwei Grad wärmer wird unsere Hardware unter dem 45 mm dicken 240-mm-NexXxoS. Nochmal ein Grad wärmer, nämlich 9 °C, wird es mit dem NexXxoS ST30 240 sowie dem Eisbrecher 240. Die Nachhut bildet der kleine 120-mm-Wärmetauscher, der es zumindest auf eine Differenztemperatur von 11 °C schaffte.


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Mit unserem ersten Lasttest sehen die Ergebnisse ähnlich aus. Die Wassertemperaturen kletterten auf einen Bereich zwischen 29 bis 38 °C. Alleinstehender Spitzenreiter ist weiterhin der 480-mm-Riese, welcher die Kühlflüssigkeit auf lauschigen 29 °C halten konnte. Die beiden nächstkleineren Modelle steigerten den Wert um lediglich zwei zusätzliche Grad und erreichten immerhin noch 31 °C. Platz drei teilen sich nun die beiden 240-mm-NexXxoS-Modelle in Form des ST30 und XT45. Hier haben wir mit unseren in den Kreislauf integrierten Sensoren jeweils 33 °C messen können. Der Eisbrecher 240 muss sich indes mit dem vorletzten Platz begnügen. Mit ganzen vier Grad wärmer als seine beiden Vorgänger, also 37 °C als Ergebnis, ist die Poleposition leider doch weit weg. Nur minimal schlechter ist der kleine NexXxoS. Mit seiner 120-mm-Kühlfläche wurde das Wasser nur einen Grad wärmer als beim Eisbrecher. Da sich die Wassertemperatur aber nicht linear zu der Prozessortemperatur verhält, fallen hier die Unterschiede etwas deutlicher aus. Die Platzierung bleibt allerdings die Gleiche.


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Steigerten wir die Drehzahl der Lüfter auf 50%, konnten wir ein Abkühlen des Wassers auf einen Bereich von 25 bis 33 °C verzeichnen. Mehr als die Temperatur der Kühlflüssigkeit ist die des Prozessors gesunken. Im Falle unseres Topmodells haben wir in diesem Durchlauf eine Differenz von 22 °C erreicht. Mit 59 °C Kerntemperatur und 38 °C Differenztemperatur schaffte es auch der 120 mm große NexXxoS-Radiator, unkritische Bereiche zu erreichen. Kann man also mit einer dezenten Hörbarkeit des PC´s leben, genügt auch das kleinste getestete Modell zum Kühlen des Prozessors. Mit der erhöhten Drehzahl kommt auch der Eisbrecher ein wenig mehr in Fahrt. Mit 30 °C stieg der Abstand zum XT45 120 um zwei auf 8 °C an. Weiterhin nähert er sich seinen 240-mm-Brüdern an und verringert den Abstand auf 2 °C bei 30 mm Dicke und 3 °C bei 45 mm. 46 °C Prozessortemperatur und 23 °C Temperaturdifferenz erreichten die Muster im 280-, respektive 360-mm-Format. Jene waren also nur einen Grad wärmer, aber um einiges kleiner, was für einige Konfigurationen mit begrenztem Platz nützlich sein könnte.


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Mit Beginn der Messungen in Drehzahlbereichen, die in einem höheren Lautstärkebereich liegen, konnten wir neben einer Reduzierung der Wassertemperatur auf 31- über 27- bis hin zu 25 °C - wie nicht anders zu erwarten - auch bessere Temperaturen am Prozessor unseres Testsystems ermitteln. In diesem Szenario erzielten wir mit unserem 480-mm-Schwergewicht eine Temperatur von 42 °C, was genau 22 °C über der Raumtemperatur lag. Den zweiten Platz teilen sich somit der XT45 280 sowie unser selbst gebastelter 360-mm-Radiator. Beide waren Imstande, den Prozessor auf 44 °C zu halten, wobei die Differenz zum Raum ebenfalls 22 °C beträgt.


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Unsere Messungen mit der höchstmöglichen Lüftergeschwindigkeit unterschieden sich nur noch minimal zum vorhergehenden Testlauf. Bei der Wassertemperatur konnten wir eine durchschnittliche Reduzierung der Temperatur um lediglich 1 °C feststellen. Die Hardware selbst wurde dabei maximal ein bis zwei Grad besser gekühlt, woraus folgt, dass auch die Temperaturdifferenz keine großen Sprünge mehr machte. Spitzenreiter ist auch hier wieder der 480 mm lange NexXxoS XT45, welcher es auf eine Differenz von 20 °C im Vergleich zur Raumtemperatur schaffte. Gleich gut kühlte das 280mm große Pendant der NexXxos-Familie. Eine Differenz von 21 °C zwischen Hardware und Umgebungsluft erreichte die Kombination mit insgesamt 360 mm Radiatorfläche. Dem NexXxoS XT45 240 gelang es, sich mit 23 °C den dritten Platz zu sichern, dicht gefolgt vom etwas dünneren ST30 240, welcher 24 °C auf unserer Anzeige abbildete. Zum Schluss schaffte es der 30mm dünne NexXxoS-Radiator noch, mit dem Eisbrecher 240 leistungsmäßig gleichauf zu sein.





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Testlauf 2: CPU+GPU

Unser zweiter Testdurchlauf beruht auf derselben Ausgangssituation wie schon der Vorhergehende. Diesmal wird aber zusätzlich zum Prozessor noch eine Grafikkarte in den Wasserkreislauf eingebunden. Bei dieser handelt es sich um das Modell AMD R9-390 von Sapphire. Ausgerüstet wurde sie mit einem Kühlblock von Alphacool, welcher die Bezeichnung GPX A-390 M01 trägt. Bei diesem Kühlkörper wird ausschließlich der Grafikchip aktiv von Wasser gekühlt. Die Kühlung der Spannungswandler erfolgt zu einem Großteil passiv, da die Kühlrippen fest mit der von Wasser durchflossenen Kühlfläche verbunden sind und somit ein Teil der Abwärme vom Kühlmittel aufgenommen werden kann.
Um eine größtmögliche Wärmeerzeugung zu erreichen, lasteten wir Prozessor und Grafikkarte parallel komplett aus. Erreicht haben wir dies durch das gleichzeitige Ausführen von Prime95 (Small FFTS) und Furmark (1080P, Vollbildmodus, höchstmögliches AA).


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Der erste Durchlauf bestand aus einer halbstündige Messung im Desktopbetrieb ohne Auslastung. Die zusätzlich eingebundene Grafikkarte erzeugte hierbei allerdings schon so viel Abwärme, dass alle Radiatoren mit 240 mm oder kleiner ihren Dienst quittierten und das System in die Notabschaltung rutschte. Hierfür ausschlaggebend waren zweierlei Faktoren: Zum einen die bereits erwähnte Radiatorfläche und zum anderen die geringen Drehzahlen der Lüfter. Mit deren Erhöhung hätte sich das System sehr wahrscheinlich nicht abgeschaltet - dies war aber eben auch nicht Bestandteil des aktuellen Testlaufs. Die Wassertemperatur lag bei 25- beziehungsweise 26 °C. Der Prozessor erreichte Spitzentemperaturen von lauschigen 28- bis 29 °C, während die Grafikeinheit zwischen 25- und 27 °C warm wurde. Insgesamt macht das eine Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur von gerade einmal 7- bis maximal 8 °C.


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Nun bringen wir unsere Hardware zum Schwitzen und das Wasser zum Kochen, wobei wir unsere Lüfter mit 25% der möglichen Drehzahl laufen ließen. Während CPU und GPU von ihrer Auslastung her bereits auf Anschlag liefen, erwärmte sich das von uns genutzte Kühlwasser auf Spitzenwerte von 41 °C unter Verwendung der 360 mm-Radiatorenkombination. Zwei Grad kühler hält der 280-mm-Wärmetauscher die Flüssigkeit, während das große 480-mm-Modell es auf 38 °C schaffte. Aufgrund der hohen Wassertemperatur, die bereits dem kritischen Bereich zuzuordnen ist, sind natürlich auch die Hardwaretemperaturen bereits sehr hoch. Unser Testprozessor erreichte mit Temperaturen von 68 °C bis 70 °C zwar keinen „roten“ Bereich, verrichtete seine Arbeit jedoch in einem sehr warmen Umfeld, was sich eher negativ auf die Lebensdauer der Komponente auswirken kann. Der Grafikchip hingegen blieb etwas kühler. Mit einem Temperaturspektrum, welches von 58 °C bis 64 °C reicht, blieben wir hier in einem sehr guten und eigentlich grünen Bereich. In Bezug auf die Raumtemperatur konnten wir eine Temperaturdifferenz von bis zu 49 °C feststellen, was bedeutet, dass der Raum und die Luft unter unserem Schreibtisch auch in der kalten Winterzeit ordentlich gewärmt wird – was aber leider nicht so toll für die Hardware selbst ist, zumindest auf lange Sicht betrachtet.


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Erhöhen wir die Drehzahl der Lüfter auf 50% des maximal Möglichen, haben wir eine Reduzierung der Wassertemperatur von bis zu 9 °C festgestellt. Eher minimal, mit rund 5°C, verringerte sich auch die Temperatur der Kühlflüssigkeit. Vergleichen wir die Messwerte der Prozessortemperatur mit denen aus dem vorhergehenden Testdurchlauf, können wir feststellen, dass der größte Radiator mit 480 mm Länge ganze 10 °C besser kühlt. Dieser hielt die CPU auf 58 °C, während die 360-mm-Kombination 61 und das 280-mm-Modell 65 °C erreichten. Gemittelt ergab das eine Temperaturverbesserung von 7,6 °C allein durch die Erhöhung der Lüfterdrehzahl. Im Vergleich zur CPU wurde jedoch unsere GPU um einiges besser gekühlt. Der Mittelwert lag hier bei 14 °C mit einem Bereich von 45- bis 51 °C. Die ermittelten Temperaturen von 51 °C, 47 °C und 45 °C passen hierbei zur Reihenfolge der Radiatoren nach Größe sortiert. Das beste Ergebnis erreichte der Alphacool NexXxoS XT45 480 mm und das schlechteste eben der 280 mm-Pendant. Wie durch die vorhergehenden Ergebnisse bereits zu erwarten, ist auch die Temperaturdifferenz zur Raumtemperatur gesunken. Hier konnten wir bei den Messwerten eine Verringerung von 8 °C im Mittel verzeichnen. Angeführt wird auch diese Messreihe vom 480 mm großen XT45-Radiator, welcher die Differenz um ganze 10 °C drücken konnte. Unser selbst gebastelter 360 mm-Wärmetauscher schaffte es im Verhältnis zur Umgebungstemperatur auf 40 °C und das 280 mm-Muster auf 43 °C.


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Wir erhöhen nun die Drehzahl um weitere 25%, also auf 75% der insgesamt möglichen Maximaldrehzahl der Lüfter. Erfahrungsgemäß sind hier keine großen Sprünge mehr zu erwarten und genau so stellen sich auch unsere Messergebnisse dar. Bevor wir aber zu den Messwerten kommen, sei gesagt, dass wir in diesem und dem nächsten Durchlauf nun vier Kandidaten haben. Der NexXxoS XT45 240 mm schaffte es wieder dank der hohen Lüfterdrehzahlen unsere Hardware zu kühlen, wo er hingegen im Desktopbetrieb versagte und sich das System leider abschaltete. Mit Temperaturen zwischen 34- und 29 °C befindet sich das Wasser in einem unkritischen, sogar sehr guten Bereich. Jeder unserer drei Radiatoren, die auch den Test unter 50% Lüfterdrehzahl bestanden haben, verbesserten ihre Temperaturwerte um mindestens 2 °C. Der 240 mm große XT45 stieg mit 34 °C Wassertemperatur ein. Unser Prozessor verlor im Fall des NexXxoS mit 280 mm sogar noch einmal ganze 7 °C. Die Radiatoren des 360 mm- und 480 mm-Formfaktors schafften es jeweils, die Test-CPU um 5 °C besser zu kühlen. Immerhin auf 63 °C kam das 240-mm-Sample. GPU-seitig erreichten wir auch erneut etwas bessere Temperaturen. Der niedrigste gemessene Wert lag bei 39 °C, der höchste bei 48 °C. Im Mittel erreichten wir mit einer Drehzahl von 75% Temperaturen, welche 5,3 °C unter denen lagen, welche wir mit 50% Drehzahl messen konnten.


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Unser letzter Test fand unter voller Auslastung der Hardware, bei höchstmöglichen Drehzahlen der Radiatorlüfter, statt. Die Wassertemperatur konnte auch hier im Durchschnitt um zwei Grad reduziert werden, was auf der Erhöhung der Lüftergeschwindigkeit fußt. Den größten Sprung hat der XT45 240 hingelegt. Dieser schaffte es, das Wasser um weitere 3 °C herunter zu kühlen, wohingegen der etwas größere 280-mm-NexXxoS nur auf ein Grad weniger kam. Sank die Wassertemperatur, reduzierte sich natürlich auch die Temperatur der Hardware weiter. Unser größter Radiator kühlte bei voller Lüfterdrehzahl den Prozessor auf 50 °C. Im vorhergehenden Test waren es noch 3 °C mehr. Die restlichen drei Testmuster zeigten gleiche Tendenzen und erarbeiteten sich eine Verbesserung ihrer Kühlungleistung im Durchschnitt um ebenfalls 3 °C gegenüber dem letzten Durchlauf. Weitaus kühler als der Prozessor blieb auch diesmal der Grafikchip unserer R9-390. Während das 480 mm große Topmodell den Grafikprozessor auf 37 °C halten konnte, schaffte es der nur halb so große XT45 240 lediglich auf 44 °C. Auch bei der Temperaturdifferenz zum Testraum zeichnet sich dieses Bild ab. Im Durchschnitt haben wir hier Besserungen von 4,5 °C zu verzeichnen. Dem NexXxoS XT45 240 gelang es, eine Temperaturdifferenz von 36 °C zu halten, wohingegen die Radiatoren mit 280 und 360 mm Kühlfläche es auf 32- bzw. 30 °C schafften. Unser großer Kupferklotz knackt die 30er-Marke und erreichte eine Temperaturdifferenz von 29 °C.






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Fazit

Um euch die Messergebnisse noch einmal zu verdeutlichen und um die Kühlleistung in Relation zur Lautstärke der Lüfter setzen zu können, haben wir einen Score-Wert ermittelt und grafisch erfasst. Das folgende Diagramm zeigt uns also das Verhältnis zwischen dem von uns errechneten Score-Wert und der jeweiligen Lüfterdrehzahl. Je niedriger der Score-Wert, desto besser ist das Verhältnis von Kühlleistung und Laustärke bei der angegebenen Lüfterdrehzahl.




Das Diagramm zeigt uns, dass es nicht nur auf die Radiatorfläche ankommt, wenn man seine Hardware mit einer Wasserkühlung auf Temperatur halten will. Auf der Minimaldrehzahl ist die Reihenfolge letztendlich gleichbedeutend mit der Größe der Radiatoren. Dies ist auch bei 25% Drehzahl der Fall. Der erste interessante Punkt ist bei ca. 37,5% Drehzahl. Hier ist der Schnittpunkt der Score-Werte des NexXxoS 280 und dem selbst erstellten 360er Modell. Bei 50% hat das 280 mm große Testsample das größere Gegenstück überholt und stellt damit einen besseren Kompromiss aus Lautstärke und Temperatur dar. Bei ungefähr 62,5% der möglichen Maximaldrehzahl holt der 280 mm-Radiator weiter auf. An dieser Stelle schneidet er sich mit dem großen 480-mm-Wärmetauscher und ist bei 75 als auch bei 100% sogar effektiver.

Es hängt von einigen Faktoren ab, welche Radiatorgröße, beziehungsweise welche Kühlfläche man letztendlich für seinen PC benötigt. Dazu zählen ebenfalls auch die zu kühlende Hardware, die eigene akzeptierende Lautstärke und letztendlich das Platzangebot des PC-Gehäuses. Als Faustregel wird oft gesagt, dass man je 100 Watt Abwärme mit einem 120-mm-Radiator rechnen muss. Unsere Testgrafikkarte kann maximal 375 Watt aus dem Netzteil beziehen und hat eine Abwärme von insgesamt 275 W, wobei wir von maximal 200 W Abwärme in den Kühlkreislauf ausgehen, da Speicherchips und Spannungswandler zum Großteil passiv gekühlt werden. Unser Prozessor ist auf 95 W TDP spezifiziert, was zusammen mit der Grafikkarte 295 W TDP, also laut Faustformel rund einen 360-mm-Wärmetauscher ausmacht, welcher eine Kühlfläche von 432 cm² besitzt. Hat man aber beispielsweise einen offenen Aufbau, reicht ein 280 mm großer und 45 mm dicker Radiator um CPU und GPU mit einem akzeptablen Geräuschpegel auf Temperatur zu halten. Dieser besitzt hingegen aber nur 392 cm² Fläche. Wird der Airflow allerdings behindert und der Durchsatz ist nicht mehr so groß, muss je nach Ziellautstärke ein 360 mm, wenn nicht sogar ein 480 mm Modell verwendet werden.


Fassen wir nun aber unsere Erkenntnisse noch einmal Stichpunktartig zusammen. Was hat sich als wahr und was als falsch herausgestellt?


    Wahr ist:
  • Die Faustformel, ein 120-mm-Radiator je 100 W TDP kann als Orientierung genutzt werden.
  • Die Kühlleistung ist direkt abhängig von den verwendeten Radiatoren und entsprechend dazu passenden Lüftern. Nicht alle Kombinationen arbeiten gut zusammen.


    Nicht richtig ist:
  • DIY-Wasserkühlungen sind Kühlungswunder und immer Leise.


Das Thema rund um selbst gebaute Wasserkühlungskreisläufe ist sehr komplex, weswegen sich nur sehr schwer eine eindeutige Antwort auf unsere Eingangsfrage finden lässt. Deswegen haben wir auch mehrere Antworten für euch, welche sich auf eine DIY-Wasserkühlung in einem geschlossenen PC-Gehäuse beziehen. Weiterhin gehen wir von 45 mm starken Radiatoren aus. Solltet ihr wegen chronischem Platzmangel dünnere Modelle nehmen müssen, solltet ihr dementsprechend eure Kühlfläche eine Stufe größer dimensionieren.

1. Für einen Prozessor reicht ein einzelner 120-mm-Radiator mit 45 mm Dicke. Dabei hat man aber nur sehr wenig Reserven in der Kühlleistung. Besser sind 240 mm.
2. Ein Prozessor und eine kleine Grafikkarte (ein 6- oder 8-Pin-Stromanschluss) benötigen mindestens 240-mm-Radiatorfläche. Unsere Empfehlung liegt aber bei 280 mm.
3. 240 mm werden auch dann benötigt, wenn eine Highend-Grafikkarte (zwei Stromanschlüsse) getrennt von der CPU gekühlt werden soll. Auch hier geht unsere Empfehlung in Richtung 280-mm-Modell, um einen leisen Betrieb zu gewährleisten.
3. Mindestens einen 360-mm-Wärmetauscher benötigt Highend-Hardware in Form eines großen Prozessors mitsamt leistungsstarker Grafikkarte. Für einen leisen Betrieb lieber 480 mm oder mehr.
4. Wenn ihr ein Multi-CPU oder Multi-GPU-System kühlen wollt, nehmt was ihr kriegen könnt! Erkundigt euch bei den Herstellern der Komponenten nach der TDP, also der Abwärme. Rechnet diese zusammen und multipliziert es anschließend mit dem Faktor 1,2 - schon habt ihr einen groben Richtwert für die benötigte Radiatorfläche.


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Christian Gäbler


gedruckt am 22.09.2019 - 11:07
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