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Bringen Radiatoren für 140-mm-Lüfter wesentliche Vorteile?


Einleitung

Bei Lüftern gibt es gewissermaßen einen "Wachstumstrend", der dazu geführt hat, dass 120-mm-Lüfter zur Norm wurden und nun die Auswahl an Lüftern mit 140 Millimetern und mehr Durchmesser am steigen ist. Eine ähnliche Entwicklung zeichnet sich auch bei Wasserkühlungs-Produkten im Bereiche der Radiatoren ab. HWLabs haben mit Black Ice Stealth GT und GTX Radiatoren für 140-mm-Lüfter den Anfang gemacht. Die Radiatoren sind im 140er-, 280er-, 420er- und sogar 560er-Format (für vier 140-mm-Lüfter neben einander) erhältlich. Andere Hersteller haben nun ebenfalls Radiatoren in diesen Formaten angekündigt. Im heutigen Artikel wollen wir überprüfen, inwiefern Radiatoren für 140-mm-Lüfter ihren Pendants für 120-mm-Lüfter überlegen sind.

Grundlagen

Einer der wesentlichen Vorteile der Wasserkühlung ist die Möglichkeit, sehr große Kühler einzusetzen. Während ein Luftkühler räumlich eng an die Hitzequelle gebunden ist und daher in der möglichen Größe durch umliegende Komponenten limitiert ist, lässt sich mit einer Wasserkühlung die Wärme von der Quelle fast beliebig weit abführen. So können die Schläuche vom kompakten Kühlblock zu einem externen Wärmetauscher geführt werden, dessen Ausmaße fast keine Grenzen gesetzt sind (zu sehen an den Beispielen Mo-Ra, Evo 1080 und Evo 1800).
Grundsätzlich gilt für die Wasserkühlung, was auch für die Luftkühlung gilt: Mehr Kühlfläche bedeutet bessere Kühlleistung. Doch wie viel mehr Kühlung macht der Schritt vom 120er- zum 140er-Radiator aus? Auf den nächsten Seiten erläutern wir, was sich bei diesem Vergleich für Schwierigkeiten ergeben, wie wir der Sache auf den Grund gehen und was dabei rauskommt.

Testmethode
Zum Testzeitpunkt sind die Radiatoren von HWLabs die einzigen, die bereits im 140er-Format erhältlich sind. Daher wählen wir einen HWLabs Black Ice Stealth GT 120 sowie einen Black Ice Stealth GT 140 für den Vergleich aus.
Bis auf die unterschiedlichen Abmessungen sind diese beiden Radiatoren baugleich, was sie für einen solchen Vergleich besonders geeignet macht.
Bezeichnend an den Black Ice-Radiatoren ist die enorm dichte Lamellenstruktur (auf dem Bild links im Vergleich zur Lamellenstruktur eines Magicool Slim Radiators zu sehen). Diese dicht-gefalteten Lamellen sorgen dafür, dass sehr gute Kühlleistung erzielt werden kann, wenn ein Lüfter mit hohem Luftdurchsatz verwendet wird. Bei langsam-drehenden Lüftern geraten die Radiatoren allerdings eher ins Hintertreffen. Wir haben aus diesem Grund für den Vergleich mittlere und hohe Lüfterdrehzahlen gewählt.
Von Äpfeln und Birnen

Die beiden Radiatoren unterschiedlicher Größe miteinander zu vergleichen ist leider keine ganz unproblematische Angelegenheit. Der Knackpunkt der Sache liegt ganz einfach daran, dass die beiden Radiatoren für verschiedene Lüfter ausgelegt sind.

Vergleichen wir zwei 120er-Radiatoren verschiedener Hersteller, so ist ein fairer Vergleich sehr einfach zu realisieren, indem beide Wärmetauscher mit dem selben Lüfter, der selben Drehzahl und der selben Temperaturlast getestet werden. Beim Vergleich eines 120er- mit einem 140er-Radiator ist dies nicht ohne weiteres möglich.
Wir können zwar mit Hilfe eines Adapters, den wir zusammen mit einem Aerocool Silver Lightning erhalten haben, auch 120-mm-Lüfter am größeren Radiator und 140-mm-Lüfter am Kleineren anbringen, damit ist das Problem der Vergleichbarkeit aber noch nicht gelöst.
Sehen wir uns einmal an, was für Möglichkeiten uns theoretisch zur Verfügung stehen:

Vergleich mit identischem Lüfter und identischer Drehzahl
Wenn wir beide Radiatoren mit dem selben Lüfter bei der selben Drehzahl testen, so ist sichergestellt, dass für beide Tests der selbe Luftdurchsatz vorliegt. Der Vergleich gilt dann also "120er- vs. 140er-Radiator bei identischem Luftdurchsatz".
Problem: Verwenden wir einen 120-mm-Lüfter, so wird dieser nicht die ganze Fläche des 140er-Radiators bedienen können. Ein 140-mm-Lüfter an einem 120er-Radiator angebracht, hat dieses Problem zwar nicht, erzeugt aber einen Luftstrom, der im Verhältnis zur Lautstärke deutlich höher ist, als dies ein 120-mm-Lüfter ermöglicht. Außerdem entsteht ein Problem durch den Lüfter-Adapter: Dieser ist zwar sehr flach gebaut, wirkt aber dennoch als Mini-Vorkammer und kann so zu etwas besserer Kühlleistung führen.


Vergleich mit jeweils passendem Lüfter
Da die Radiatoren für verschiedene Lüfterformate gebaut sind, wäre es naheliegend, sie auch mit dem jeweils passenden Lüfterformat zu testen, schließlich werden sie auch in der Praxis so verwendet.
Problem: Bei einem solchen Vergleich können wir kaum feststellen, ob Unterschiede eher durch die verschiedenen Größen der Radiatorenflächen oder durch unterschiedliche Qualität der Lüfter entsteht. Wie wir in Lüfter-Vergleichen schon wiederholt feststellen konnten, hat die Bauform eines Lüfters (insbesondere Nabengrösse und Blattform) einen nicht unwesentlichen Einfluss auf die Kühlleistung. Sehr eindrücklich ist das in diesem Test zu sehen, wo der Lüfter mit der höchsten Drehzahl bei der Kühlleistung nur das Mittelfeld erreicht.


Vergleich bei identischem Luftdurchsatz
Wenn wir die Gerätschaften dazu hätten, könnten wir theoretisch den 120er-Radiator mit einem 120-mm-Lüfter und den 140er-Radiator mit einem 140-mm-Lüfter ausstatten und dann die Drehzahlen der Lüfter so wählen, dass beide den identischen Luftdurchsatz erzeugen.
Problem: Außer dem Luftdurchsatz müsste auch der statische Druck des Lüftes in Betracht gezogen werden. Zwar theoretisch möglich, aber unter Umständen schwierig, zwei Lüfter unterschiedlicher Formate zu finden, die bei identischem Luftdurchsatz auch den selben Druck aufweisen. Außerdem würde dieser Vergleich nur der Rohleistung gelten, die von der zusätzlichen Wärmetausch-Fläche folgt. Dies ist zwar interessant zu sehen, in der Praxis werden Lüfter aber eher nach der Lautstärke eingestellt als nach dem Luftdurchsatz.


Vergleich bei identischer Lautstärke
Wenn Lüfter schon, wie soeben behauptet, meist nach der Lautstärke eingestellt werden (Sprich: Benutzer dreht den Poti runter, bis er mit der Lautstärke zufrieden ist), dann könnten wir doch die beiden Radiatoren mit passenden Lüftern ausstatten und diese herunterregeln, bis sie die identische Lautstärke haben. Damit wird berücksichtigt, dass 140-mm-Lüfter mitunter den besseren Luftdurchsatz bei niedriger Lautstärke erreichen können, was eine entscheidende Stärke des größeren Radiators sein könnte.
Problem: Hier liegt das Problem wieder an den Lüftern. Selbst wenn wir die Messinstrumente, die ein genaues Angleichen der Lautstärke zweier Lüfter ermöglichen zur Verfügung hätten, würde dieser Vergleich wieder mehr der Qualität der verwendeten Lüfter als der Kühlleistung der Radiatoren gelten. Auch zu diesem Thema konnten wir schon in Vergleichen feststellen, dass die Lautstärke und die Kühlleistung eines Lüfters in keinem Verhältnis zu einander stehen müssen.

Testmethode - Teil 2

Wofür haben wir uns nun entschieden, nachdem wir feststellten, dass sich der Vergleich recht schwierig gestalten könnte?
Wir müssen uns damit zufrieden geben, dass es keinen perfekten, unverzerrten Vergleich der beiden Radiatoren geben kann. Ähnlich, wie keine zweidimensionale Weltkarte verzerrungsfrei ist und für verschiedene Zwecke verschiedene Karten verwendet werden, wollen wir akzeptieren, dass kein Vergleich verzerrungsfrei ist und dafür mehrere Tests durchführen, die verschiedenen Zielen gerecht werden.


Die Lüfter

Wir verwenden für die Testläufe insgesamt vier verschiedene Lüfter: Nanoxia FX-1250 mit 1030 U/min, Scyhte Kama FLEX mit 1500 U/min, Yate Loon D14SL-12 mit 900 U/min und Sharkoon System Fan Midrange bei 1200 U/min.
Wir haben also je einen Lüfter mittlerer und einen hoher Drehzahl in den 120- und 140-mm-Formaten. Wir testen jeden der vier Lüfter mit der oben angegebenen Drehzahl an beiden Radiatoren.
Während die Lüfter der jeweils passenden Größe ganz normal mit den mitgelieferten Schrauben an den Radiatoren angebracht werden, verwenden wir jeweils den Adapter und ein Gebastel mit Schrauben und Entkopplern, um die Lüfter unpassender Größe am jeweiligen Wärmetauscher zu fixieren.
(Bilder oben: 120-mm-Lüfter am 140er-Radiator, Bild rechts: 140-mm-Lüfter am 120er-Radiator)

Testlauf

Die jeweilige Kombination von Radiator und Lüfter befindet sich für die Testläufe in einem Kreislauf mit Pumpe, Ausgleichsbehälter und CPU-Kühler. Es befinden sich keine weiteren, wärme-erzeugenden Komponenten im Kreislauf.

Hier die Übersicht der Komponenten des Testsystems:

- Q6600 Prozessor @ 1,5 VCore
- EK Supreme
- Asus P5E WS Pro Mainboard
- Laing DDC-1T+ mit EK-DDC X-Res Aufsatz
- 13/10 Schlauch
- T-Balancer bigNG

Ein Testlauf besteht aus einer vollen Auslastung aller vier Prozessorkerne mit Prime95 während 65 Minuten. Die ersten 45 Minuten dienen als Aufwärmphase, gefolgt von einem 20-minütigen Testfenster. Zwei Temperatursensoren in der Kühlflüssigkeit und drei Temperatursensoren an der Luft werden vom T-Balancer verwaltet, der die Daten im 5-Sekunden-Intervall aufzeichnet. Die CPU- und Core-Temperaturen werden ebenfalls im 5-Sekunden-Intervall in einer Log-Datei festgehalten.

Die erreichten Werte errechnen sich jeweils als Differenz zur Umgebungstemperatur. Gemäss der Konvention geben wir die Temperaturen in Kelvin an, wobei ein Kelvin einem Grad Celsius Temperaturdifferenz entspricht.


Resultate

Wassertemperatur
Der Vergleich zeigt, dass der selbe Lüfter am größeren Radiator in jedem Fall zu besseren Temperaturen führt. Das heißt, dass der Vorkammer-Effekt des Lüfter-Adapters sicherlich nicht so groß ist, dass er den Vorteil der zusätzlichen Radiator-Fläche zunichte macht.
Eine zweite Auffälligkeit hat mit der Beschaffenheit der HWLabs-Radiatoren zu tun: Es ist ersichtlich, dass der Temperaturunterschied mit dem relativ langsam drehenden 120-mm-Lüfter (Nanoxia) sehr viel kleiner ist, als mit dem schnell-drehenden 140-mm-Lüfter (Sharkoon). Das hat damit zu tun, dass die Radiatoren wegen ihrer Lamellen-Dichte erst bei hohem Luftdurchsatz wirklich auf Touren kommen. Bei Radiatoren mit sehr breiten Lamellen-Abständen könnten diese Unterschiede ganz anders ausfallen.


CPU-Temperatur
Die Daten der erreichten CPU-Temperaturen illustrieren genau das selbe, wie auch diejenigen der Wassertemperaturen. Anhand des oberen Diagrammes kann eine Vorstellung davon gewonnen werden, in welcher Weise sich die Wassertemperaturen auf die CPU-Temperaturen auswirken. Somit lässt sich sagen, dass an einem Single-Radiator immerhin zwischen 0,6 und ganzen 2,6 Kelvin Temperaturgewinn für den Prozessor drin liegen.


Praxisvergleich (Wassertemperatur)

Letztlich werden 120er Radiatoren mit 120-mm-Lüftern und 140er-Radiatoren mit 140-mm-Lüftern verwendet. Wir machen deshalb noch eine praxisnahe Gegenüberstellung, bei der wir die Kühlleistung der Radiatoren mit Lüftern der passenden Größe vergleichen.
Beim 120er-Radiator ist der Lüfter mittlerer Drehzahl der Nanoxia FX-1250 mit 1030 U/min und der Lüfter hoher Drehzahl der Scyhte Kama FLEX mit 1500 U/min. Beim 140er-Radiator ist der Lüfter mittlerer Drehzahl der Yate Loon D14SL-12 mit 900 U/min und der Lüfter hoher Drehzahl der Sharkoon System Fan Midrange bei 1200 U/min.
Der Vergleich der erreichten Wassertemperaturen zeigt, dass die 140-mm-Lüfter am 140er-Radiator eindeutig überlegen sind. Und das, obwohl die Drehzahlen bei den grösseren Lüftern niedriger gewählt wurden als bei den 120-mm-Lüftern.
Wir können mangels Messgeräten keine objektiven Beurteilungen der Lautstärke abgeben, aber rein subjektiv lässt sich folgendes festhalten: Sowohl bei mittlerer als auch bei hoher Drehzahl ist der 140-mm-Lüfter jeweils etwas leiser als der 120-mm-Lüfter. Besonders bei der hohen Drehzahl ist dies sehr deutlich festzustellen.

Fazit

Als wir die Testreihen starteten, waren wir nicht sicher, ob sich wirklich wesentliche Vorteile ergeben würden, besonders wenn "nur" an Single-Radiatoren getestet wird. Die Zweifel erwiesen sich als unbegründet, denn die Tests sprechen für das 140er-Format bei Radiatoren, egal unter welchem Blickwinkel wir die Resultate betrachten.

Das soll nicht bedeuten, dass 140er-Radiatoren nur Vorteile mit sich bringen. Einerseits ist der höhere Preis in Betracht zu ziehen - die 140er-Modelle von HWLabs kosten je knapp 50 Prozent mehr als ihre 120er-Pendants - andererseits bringt die größere Radiatoren-Fläche auch mehr Platzbedarf mit sich. Bei kleinen Gehäusen kommt dieses Format für eine interne Anbringung oftmals gar nicht erst in Frage. Big-Tower-Gehäuse, in denen sich 360er oder gar 480er (4x 120 Millimeter) Radiatoren unterbringen lassen, werden aber in den meisten Fällen auch genügend Platz für Wärmetauscher im 140er-Format bieten.

Letzlich konnten wir feststellen, dass der größere Radiator bessere Temperaturen bei geringerer Lautstärke ermöglicht. Allein dies wird für viele Anlass genug sein, etwas tiefer in die Tasche zu greifen und etwas mehr am Gehäuse zu sägen, um einen solchen Wärmetauscher einsetzen zu können. Wir sind schon gespannt darauf, wie sich die Lage entwickeln wird, wenn auch andere Hersteller mit Radiatoren im 140er-Format mitmischen.

Danksagung

Dieser Artikel entstand mit freundlicher unterstützung von Aquatuning.

Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von HESmelaugh verfasst.
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