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Wasserkühlung optimieren, Teil 1: Radiator und Kühler


Einleitung

Wer sich von Grund auf eine Wasserkühlung zusammenstellt oder eine bereits vorhandene aufrüsten möchte, steht vor einigen Fragen, die schwer zu beantworten sind: Wie erreiche ich die besten Temperaturen? Was ist besser: mehrere schmale Radiatoren oder ein dicker Radiator? Wie lässt sich am besten mehr Durchfluss erzeugen? Welches Upgrade bringt die beste Leistung zum kleinsten Preis? Solchen Fragen wollen wir in einer drei-teiligen Serie auf den Grund gehen, indem wir eine Budget-Wasserkühlung nach und nach aufrüsten und die erreichten Verbesserungen genauestens testen. In diesem ersten Teil untersuchen wir, was sich mit dem Wechseln von Radiator und CPU-Kühler erreichen lässt.

Grundlagen

Wenn wir einzelne Komponenten testen, so werden diese immer so gut wie möglich "isoliert": Ein CPU-Kühler kommt in einen Wasserkreislauf, in dem keine anderen, Wärme-erzeugenden Komponenten eingebunden sind. Wärmetauscher, Lüfterdrehzahl, Wassermenge und jeder andere Faktor, der kontrolliert werden kann, wird stets identisch gehalten. Diese Methode resultiert in sehr genauen Messergebnissen, hat aber den Nachteil, dass sie etwas praxisfern ist.

In dieser WaKü-Optimierungs-Serie wollen wir uns die Einflüsse von verschiedenen Kühlern, Radiatoren, Schlauchgrössen etc. in einem ganz praxisnahen WaKü-Rechner anschauen. Zu diesem Zweck haben wir ein System zusammengestellt und mit einer Wasserkühlung versehen.

Hier die Komponenten im Überblick:

- Intel Core 2 Quad Q6600 Prozessor @ 3,2 GHz
- Asus P5E WS Pro Mainboard
- 2x 2 GiB OCZ Gold Edition DDR2 RAM
- Radeon HD 4850
- Corsair VX550 Netzteil
- Nanoxia FX-1250 Lüfter
- Antec Twelve Hundred


Dazu haben wir als erstes eine "Budget-Wasserkühlung" zusammengestellt. Bei der Auswahl der Komponenten haben wir in erster Linie auf einen günstiger Preis geachtet.
Ein Alphacool Nexxxos XP light soll den Prozessor auf Temperatur halten.
Ein EK-FC4850 von EK Waterblocks wird auf der Grafikkarte angebracht.
Als Wärmetauscher setzen wir einen Magicool Slim Triple 360 Radiator ein. Dieser wird mit drei Nanoxia-Lüftern ausgestattet und sollte für gute Kühlung zu einem kleinen Preis sorgen.
Desweiteren setzen wir eine XSPC X2O 400 Pumpstation mit integriertem Ausgleichsbehälter und PVC-Schläuche im 10/8-Format ein.

Gesamtsystem

So sieht unser fertiges WaKü-System aus:
Der Radiator wird in der Front des Gehäuses aufgestellt (hier mit entfernten Frontblenden gezeigt). Das Kabel, dass oben sichbar ist, gehört zu einem der externen Temperatursensoren, mit denen wir die Umgebungstemperatur überwachen.
Testmethode

Wir werden nun an diesem System diverse Änderungen vornehmen und jedesmal überprüfen ob und was für Vorteile sich daraus ergeben. Dabei messen wir folgende Faktoren:

- CPU-Temperatur
- GPU-Temperatur
- Wassertemperatur
- Umgebungstemperatur
- Durchfluss
- Preis

Bei den Temperaturen interessieren uns natürlich vor allem die Last-Temperaturen. Um diese zu ermitteln, beschäftigen wir den Rechner mit Prime95 (für die CPU) und Furmark (für die GPU). Insgesamt wird das System mit diesen Programmen während 65 Minuten ausgelastet. Wir berechnen dann die Durchschnittstemperatur für Umgebung, Wasser und CPU während den letzten 20 Minuten des Testlaufs und erfassen die Maximaltemperatur der GPU sowie den erreichten Durchfluss (dieser Wert ist konstant). Die Temperaturen werden immer als Differenz zur Umgebungstemperatur angegeben. Gemäss der Konvention machen wir die Angaben in Kelvin, wobei ein Kelvin einem Grad Celsius Temperaturdifferenz entspricht.
Bei den Preisangaben orientieren wir uns an den Preisen von Aquatuning.de, die diesen Artikel unterstützt haben.


Basiswerte

Sehen wir uns nun an, was für Resultate wir mit dieser Budget-WaKü erreichen.
Die Umgebungstemperatur war bei diesem Testlauf 21 Grad Celsius. Die erreichten Werte sind zwar nicht überragend, können sich aber durchaus sehen lassen. Der Durchfluss ist trotz der sehr günstigen Pumpe gut, die Grafikkarte erreicht unter Last maximale Temperaturen, die etwa 60 Grad Celsius tiefer liegen als mit dem Standardkühler und die CPU lässt sich dank der Wasserkühlung übertakten, ohne dass ohrenbetäubende Lüfter eingesetzt werden müssen.


Preis

Zusammenstellung:

- Alphacool Nexxxos XP Light
- EK FC-4850 CF
- 8x 10/8 Schraubverschlüsse
- 2 Meter PVC 10/8 Schlauch
- Knickschutzfedern (optional)
- Magicool Slim Triple 360 Radiator
- XSPC X2O 400 Pumpstation

Preis, Total: 204 Euro

Optimierung: Radiator - Teil 1

Nun versuchen wir bessere Resultate zu erzielen, indem wir das System um einen Single-Radiator erweitern.
Wir fügen einen Magicool Slim Single 120 Radiator im Kreislauf ein. Dies ist eine Modifikation, die in fast jedem Gehäuse möglich sein sollte, da der Single-Radiator am Hecklüfter angebracht werden kann. Wir benötigen auch noch zwei weitere Schraubverschlüsse, um den Radiator in den Kreislauf einbinden zu können.
Wir platzieren den Radiator ganz einfach vor dem Oberen der zwei 120-mm-Lüfter, die am Heck des Antec Twelve Hundred angebracht sind.
Gesamtsystem und Resultate
Mit dem zusätzlichen Radiator verändern sich die Schlauchwege etwas. Winkel-Anschlüsse und Schlauchfedern sind nun unverzichtbar, ansonsten lässt sich der dünnwandige 10/8-Schlauch nicht vernünftig verlegen.
Das Hinzufügen des Single-Radiators erweist sich für die Temperaturen als nützlich. Der Effekt ist zwar nicht riesig, aber deutlich messbar: Die Wassertemperatur sinkt um 2,3 Kelvin, was bei Prozessor und Grafikkarte für je etwa ein Kelvin tiefere Temperaturen sorgt.
Der Durchfluss nimmt durch den zusätzlichen Wärmetauscher allerdings um 19 Prozent ab.


Preis

Zusammenstellung:

- Alphacool Nexxxos XP Light
- EK FC-4850 CF
- 10x 10/8 Schraubverschlüsse
- 2 Meter PVC 10/8 Schlauch
- Knickschutzfedern (optional)
- Magicool Slim Triple 360 Radiator
- Magicool Slim Single 120 Radiator
- XSPC X2O 400 Pumpstation

Preis, Total: 228,60 Euro

Der Zusätzliche Radiator und die zwei Schraubanschlüsse schlagen mit 24,60 Euro zu Buche.

Radiator - Teil 2
Statt des zusätzlichen Single-Radiators wollen wir als nächstes einen High-End Radiator einsetzen. Wir wählen den Thermochill PA120.3 aus. Wie auf dem Bild rechts ersichtlich ist, ist dieser Radiator fast doppelt so hoch wie der Magicool Slim. Wir wollen nun sehen, ob der Thermochill bessere Temperaturen bringen kann als Triple plus Single aus den letzten Testläufen.

Gesamtsystem und Resultate
Den Thermochill PA120.3 platzieren wir in der Front, anstelle des Magicool Slim Triple. Die Schlauchwege und das Erscheinungsbild bleiben daher mit denen aus dem ersten Setup identisch.
Wie wir sehen können, bringt der Thermochill gegenüber dem Magicool Slim Triple in jeder Hinsicht Vorteile - allerdings nur geringe. Auch gegen die Kombination des günstigen Triple und Single im selben Kreislauf schneidet der Thermochill noch marginal besser ab. Dass der Unterschied nicht größer ausfällt, liegt vermutlich auch daran, dass der High-End Radiator mit diesem System eher unterfordert ist. Hätten wir beispielsweise mehrere Grafikkarten im Kreislauf, so würde ein Unterschied zwischen Budget- und High-End-Radiator größer ausfallen.
Kommende Radiatoren-Tests werden dies genauer untersuchen.


Preis

Zusammenstellung:

- Alphacool Nexxxos XP Light
- EK FC-4850 CF
- 8x 10/8 Schraubverschlüsse
- 2 Meter PVC 10/8 Schlauch
- Knickschutzfedern (optional)
- Thermochill PA120.3
- XSPC X2O 400 Pumpstation

Preis, Total: 259 Euro

Die Zusammenstellung mit dem Thermochill kostet etwa 30 Euro mehr als die Option mit Triple- und Single-Radiator und etwa 55 Euro mehr als unsere anfängliche Zusammenstellung.

CPU-Kühler
Als nächstes wollen wir testen, was für Temperaturvorteile sich beim Umstieg auf einen besseren CPU-Kühler ergeben. Wir wählen dazu den EK Supreme, da sich dieser Kühler bei unserem Roundup als Testsieger herausstellte.


Gesamtsystem, Resultate
Der EK Supreme wurde zusammen mit der EK Backplate installiert, was eine Demontage des Mainboards voraussetzte. Der Kühler ist mit einer horizontalen Fließrichtung installiert (von links nach rechts), genau wie zuvor der Kühler von Alphacool. Die Schlauchwege bleiben identisch.
Der Austausch des Kühlers bringt gegenüber dem ursprünglichen System 2,2 Grad bessere Temperaturen, was ein sehr grosser Unterschied ist. Erstaunlich ist auch, dass sich der Durchfluss nicht verschlechtert. Offenbar ist der Alphacool Nexxxos XP Light ähnlich restriktiv wie der EK Supreme.


Preis

Zusammenstellung:

- EK Supreme
- EK FC-4850 CF
- 8x 10/8 Schraubverschlüsse
- 2 Meter PVC 10/8 Schlauch
- Knickschutzfedern (optional)
- Magicool Slim Triple 360 Radiator
- XSPC X2O 400 Pumpstation

Preis, Total: 221 Euro

Diese Zusammenstellung kostet nur 17 Euro mehr als die Budget-Zusammenstellung.

Kühler und Radiator
Wir haben auch den EK Supreme zusammen mit einem zusätzlichen Single-Radiator und anschließend mit dem Thermochill PA120.3 getestet. Überraschungen blieben dabei aus - Durchfluss und Temperaturunterschiede durch die verschiedenen Radiatoren waren im selben Maße vorhanden wie bereits beim Alphacool-Kühler.

Hier präsentieren wir deshalb zusammenfassend einen Überblick über die verschiedenen Zusammenstellungen und die erreichten CPU-Temperaturen:
CPU-Umgebungstemperaturen


Die leistungsstärkste Kombination besteht aus dem EK Waterblocks-Kühler und dem Thermochill-Radiator. Damit erreicht die CPU einen Delta-Wert von 35,4 Kelvin, was immerhin 3,3 Kelvin tiefer liegt, als bei der ursprünglichen Zusammenstellung.
Fazit

Wir können anhand der bisherigen Veränderungen feststellen, dass mit einem Kühler- oder Radiatoren-Wechsel oft nur kleine Verbesserungen erzielt werden können, die sich dann aber summieren.
Natürlich muss auch berücksichtigt werden, dass wir kein sehr anspruchsvolles System kühlen. Wer weiter übertaktet und mehrere Grafikkarten betreibt, wird auch größere Temperaturunterschiede feststellen können.

Der lohnenswerteste Eingriff besteht bislang aus dem Kühler-Wechsel. Dieser bringt den besten Temperaturvorteil für die CPU zum günstigsten Preis.

Im nächsten Teil dieser Serie wollen wir untersuchen, ob sich der Durchfluss verbessern lässt und ob wir damit nochmals tiefere Temperaturen erreichen können.

Danksagung

Dieser Artikel entstand mit freundlicher unterstützung von Aquatuning.

Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von HESmelaugh verfasst.
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