Luft- & Wasserkühlung: Übersicht und Kaufberatung für jedermann

Thomas Böhm 202 Kommentare
Luft- & Wasserkühlung: Übersicht und Kaufberatung für jedermann
Bild: Sharangir

tl;dr: Wasserkühlungen in PCs sind ein Blickfang. Doch hinter schönen Systemen stecken immer auch jede Menge Zeit, Geld und Arbeit. Der Artikel gibt einen Einblick in Wakü-Grundlagen und zeigt, für wen AiO, Custom-Wasserkühlung oder Luftkühlung geeignet sind. Ja, auch PC-Kühlung per Luft kann leise und effektiv sein.

Luft- und Wasserkühlungen: Kaufberatung und Tests

Update 23.04.2017 17:31 Uhr

Der Artikel wurde um weitere Informationen zur Optimierung einer (im PC bereits vorhandenen) Luftkühlung ergänzt. Denn laut muss sich auch ein so gekühlter leistungsfähiger Rechner im Jahr 2017 nicht mehr anhören. In jedem Fall lässt sich nachträglich etwas gegen den Lärm unternehmen. Am besten sollte der PC natürlich bereits bei der Planung mit einer ordentlichen Kühlung bedacht werden. ComputerBase gibt zahlreiche Tipps.

Geballtes Wissen auf zwei Seiten

Der Artikel bietet zunächst eine Erklärung der Funktion von Luft- und Wasserkühlungen für CPUs und Grafikkarten. Darüber hinaus wird geklärt, für wen sich eine Luft-, eine All-in-One-Wasserkühlung oder ein Custom-Loop lohnt. Zudem gibt es detaillierte Informationen zu Luftkühlung und AiO-Wasserkühlungen, inklusive Kaufempfehlungen für letztgenannte.

Die nächsten Abschnitte befassen sich ausführlich mit Custom-Wasserkühlungen. Von Schlauch bis Pumpe wird jedes Teil ausführlich beleuchtet, Empfehlungen abgegeben und anschließend zwei Beispielkonfigurationen als Kaufempfehlung genannt, um seinen PC leise und sicher zu kühlen. Die Kaufberatung findet auf Grundlage zahlloser Tests und langjähriger Erfahrung mit dem Thema statt. Einen Einfluss von Unternehmen auf diesen Artikel gab es, wie für ComputerBase üblich, nicht.

Grundlagen von Luft- und Flüssigkühlung

Eine Wasserkühlung klingt zunächst exotisch, denn Wasser und Elektronik vertragen sich ja bekanntlich nicht. Ein Blick ins Detail zeigt jedoch, dass sich Wasser- und Luftkühlung genau genommen nicht voneinander unterscheiden: Die Basis beider Kühlmethoden sieht vor, Abwärme von kleinen Flächen (Mikrochips) auf große Flächen (Radiatoren) zu übertragen, um sie anschließend an die Raumluft abzugeben.

Luftkühler: Heatpipes kombiniert mit Aluminiumlamellen
Luftkühler: Heatpipes kombiniert mit Aluminiumlamellen

Herkömmliche Luftkühler nutzen hierfür eine Kombination aus kupfernen Heatpipes und ausladenden Radiatoren aus Aluminiumlamellen. Auf den Aluminiumradiatoren werden Lüfter befestigt, welche die Wärmeabgabe durch Konvektion verbessern. Diese Technik kommt sowohl bei CPU-Kühlern als auch bei Grafikkartenkühlern zum Einsatz – mit Unterschieden im Detail und am Ende auch in der Lautstärke. PC-Komponenten mit geringerer Abwärme wie etwa Spannungswandler auf Mainboards werden hingegen vorwiegend mit Aluminiumkühlern bestückt, die in den meisten Fällen semipassiv belüftet völlig ausreichend kühlen.

Wasserkühlung funktioniert genauso

Wasserkühlung arbeitet nach dem gleichen Prinzip – es werden lediglich die Heatpipes durch Schlauchverbindungen und Kühlflüssigkeit ersetzt. Kupferne Kühlkörper werden dazu eingesetzt, die Abwärme an das flüssige Medium zu übertragen, um die Energie anschließend in Radiatoren wiederum an die Raumluft abzugeben. Für die plane Auflage kommt gleichermaßen Wärmeleitpaste zum Einsatz. Im Gegensatz zu den starren Heatpipes von Luftkühlern erlaubt Wasserkühlung eine räumliche Trennung von Kühlkörper und Radiatoren sowie eine quasi beliebige Erhöhung der Radiatorfläche. Diese beiden Punkte sorgen dafür, dass Flüssigkühlung in der Theorie deutlich leistungsfähiger als Luftkühlung ist.

Zu kühlender Mikrochip
Zu kühlender Mikrochip
Die Abwärme soll über die Kontaktfläche übertragen werden
Die Abwärme soll über die Kontaktfläche übertragen werden
Kühlblock für Flüssigkühlungen
Kühlblock für Flüssigkühlungen

Im Gegenzug wird aber auch eine zusätzliche Lärmquelle eingeführt. Wasser besitzt zwar eine hohe Wärmekapazität, jedoch eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Das Nass einer Flüssigkühlung kann Abwärme also hervorragend aufnehmen und speichern, jedoch nicht transportieren. Dazu ist eine Pumpe notwendig, die den Kühlkreis umwälzt. Nur so kann die Abwärme tatsächlich von Kühlkörpern zu Radiatoren gelangen.

Die Umsetzung ist entscheidend

Eine Wasserkühlung kann deutlich leistungsfähiger sein als Luftkühlung – allerdings nur, wenn die Umsetzung stimmt. Die pauschale Aussage, Flüssigkühlung sei leiser oder besser als Luftkühlung, stimmt schlicht und ergreifend nicht. Es gibt etliche Faktoren, welche sowohl Lautstärke als auch Kühlleistung beeinflussen. Der größte Punkt hierbei ist die Radiatorfläche: Je mehr, desto leiser und/oder kühler wird das System. Zusätzlich wirkt sich auch die Positionierung eines Radiators sehr deutlich auf sein Kühlvermögen aus. Im schlimmsten Fall wird mit einem ungünstig verbauten und kleinen Wärmetauscher gearbeitet, was letztendlich in höheren Lüfterdrehzahlen als mit klassischer Luftkühlung resultieren kann.

Luftkühlung, AiO oder doch eine Custom-Wasserkühlung?

Flüssigkühlung ist ein teures Vergnügen. Für eine Wasserkühlung müssen nicht nur Kühlkörper erstanden werden, sondern auch Radiatoren mit passenden Lüftern, die Pumpe, ein Ausgleichsbehälter sowie ein ganzes Sortiment an Anschlüssen für Schläuche oder Hardtubes. Damit landen Custom-Wasserkühlungen bereits ohne zu kühlende PC-Hardware schnell in einem Preissegment, für das bereits ein kompletter Gaming-PC mit Luftkühlung erstanden werden kann: Zwischen mehreren hundert Euro bis über 1.000 Euro Budget sollten je nach persönlichen Ansprüchen für eine leise und ansehnliche Kühlung von CPU und Grafikkarte(n) eingeplant werden.

GeForce GTX 1080 mit Kryographics und aktiver Backplate
GeForce GTX 1080 mit Kryographics und aktiver Backplate

Günstiger funktioniert eine All-in-One-Wasserkühlung, welche das beste aus beiden Welten vereinen will. Den preislichen Einstieg markiert Luftkühlung, die sich trotz der niedrigeren Kosten vor der nassen Konkurrenz nicht verstecken muss.

Kühlung mit Luft: Einfach, günstig, effektiv

Eine Luftkühlung muss nicht hinter Flüssigkühlungen zurückstecken – auch mit herkömmlichen Tower-Kühlern und Grafikkarten mit ausgereiften Kühlsystemen lässt sich eine leise und effektive Kühlung bewerkstelligen. Luftkühlung ist der Standard: Fast alle Fertigsysteme vertrauen auf diese Methode, die verbauten Komponenten in akzeptablen Temperaturbereichen zu halten.

Für eigene System-Zusammenstellungen sollte eine Luftkühlung ebenso in Betracht gezogen werden wie beim nachträglichen Optimieren eines fertigen Rechners, wenn der Wunsch nach einem leiseren System oder mehr Spielraum beim Übertakten besteht. Zu einer Luftkühlung sollte daher gegriffen werden, wenn

  • Der PC kostengünstig gekühlt werden soll
  • Die Kühlung mit geringem Aufwand realisiert werden soll
  • Wenig Zeit in Steuerung und Überwachung investiert werden soll

AiO-Wasserkühlung: Außergewöhnliche Optik gegen Aufpreis

Sobald bewährte Luftkühlung nicht mehr exklusiv genug ist, trotz zu begrenztem Raum für hohe CPU-Tower-Kühler hohe Kühlleistung gefordert wird und Custom-Wasserkühlung gleichzeitig zu teuer oder aufwendig ist, kann zu einer Kompaktwasserkühlung gegriffen werden. Die sogenannten All-in-One-Kühlungen stellen als vorbefüllte und direkt einsatzbereite Flüssigkühlungen eine Zwischenform dar, die so simpel wie Luftkühler installiert werden kann, diese aber bei der Kühlleistung überflügeln soll. Der Griff zu einer AiO-Kühlung ist empfehlenswert, wenn

  • Die Optik einer Wasserkühlung bei verhältnismäßig geringem Kosten- und Installations-Aufwand erreicht werden soll
  • Warme Abluft so schnell und direkt wie möglich aus dem PC-Gehäuse befördert werden soll
  • Hohe Kühlleistung mit leichtem Zugang zum Mainboard und gefahrlosem Transport des PCs kombiniert werden soll

Custom-Wasserkühlung: High-End-Kühlung für Bastler

Die leistungsstärkste alltagstaugliche Kühlungsmethode für einen PC ist ohne Zweifel die Wasserkühlung. Von experimentellen Kompressor-Kühlungen oder der Extrem-Übertaktern vorbehaltenen Kühlung mit flüssigem Stickstoff abgesehen kann weder mit Kompaktwasserkühlungen noch mit Luftkühlung das Temperaturniveau einer Custom-Wasserkühlung erreicht werden. Große Wasserkühlungen sind aber teuer und benötigen viel Zeit zur Gestaltung. Eine Custom-Wasserkühlung sollte daher nur in Betracht gezogen werden, wenn

  • Individualität, außergewöhnliche Optik und der Eigenbau einer Wasserkühlung im Vordergrund stehen
  • Höchste Taktraten beim Overclocking erreicht und/oder mehrere Grafikkarten leise gekühlt werden sollen
  • Kosten und Zeitaufwand keine Rolle spielen sowie handwerkliches Geschick vorhanden ist

Wer einen PC ohne großartige Übertaktung und mit nur einer Grafikkarte vernünftig leise bekommen will, benötigt keine Wasserkühlung – selbstverständlich kann aber auch in solchen Systemen ein Custom-Loop verbaut werden, um sie so leise wie möglich zu bekommen. Oft reichen aber auch schon der Austausch von billigen Lüftern mit unangenehmen Lagergeräuschen sowie eine vernünftige Lüftersteuerung aus. Interessanter wird Wasserkühlung beim Übertakten, wobei hier gilt, dass CPUs für Intel-Sockel 115x ab Ivy Bridge durch den schlechten Wärmeübergang zwischen Die und Heatspreader ins thermische Limit kommen, noch bevor die eigentliche Prozessorkühlung limitiert.

High-End-Systeme mit mehreren Grafikkarten profitieren definitiv von einer potenten Wasserkühlung. Und davon abgesehen gibt es immer noch Bastler, die einfach um des Schraubens willen eine Wasserkühlung realisieren möchten. Diese Gruppe braucht ebenso wie Silent-Fanatiker keine ans Limit übertaktete Hardware als Grund für eine Wasserkühlung. Es geht um das Projekt und eine optisch besonders ansprechende oder eben möglichst leise Umsetzung.

Eine Übersicht der verschiedenen Kühlmethoden

Der Anwender sollte sich über seine eigenen Wünsche und den damit verbundenen (Kosten-)Aufwand informieren, bevor Luft- oder Wasserkühlung der Vorzug gegeben wird. Doch mit dieser Entscheidung fängt die Planung erst an: Der Eigenbau einer Wasserkühlung ist ein langwieriger Prozess, der neben klaren Zielvorstellungen auch viel Hintergrundwissen voraussetzt. Nur so kann das Projekt einer Custom-Wasserkühlung zu einem zufriedenstellenden Ergebnis gelangen. Bei einer Investition von wenigstens mehreren Hundert Euro bis teilweise über 1000 Euro sollten keine voreiligen Entscheidungen getroffen werden.

AiO-Wasserkühlungen und Luftkühlung sind in der Anschaffung günstiger, wollen aber ebenso durchdacht werden. Sie sind tendenziell weniger fehleranfällig als eine Custom-Wasserkühlung, profitieren aber dennoch von einem guten Konzept. Die folgenden Seiten bieten daher einen Einblick in die Hintergründe und Variablen, welche Lautstärke und Kühlleistung einer Luftkühlung, AiO- und Custom-Wasserkühlung beeinflussen.

Luftkühlung mit Potenzial: Tipps zur Optimierung

Lärmende Lüfter auf CPU- und GPU-Kühlern, ein Gehäuse mit lauten vorinstallierten Ventilatoren und das fröhliche Vibrieren der Festplatten, das sich auf den gesamten Korpus überträgt: So sollte sich ein leistungsfähiger Rechner im Jahr 2017 nicht mehr anhören. Egal, ob es sich um einen günstigen Fertig-PC von der Stange oder ein zu knapp kalkuliertes Budget beim Eigenbau handelt: In jedem Fall lässt sich nachträglich etwas gegen den Lärm unternehmen. Am besten sollte der PC natürlich bereits bei der Planung mit einer ordentlichen Kühlung bedacht werden.

Gehäuselüfter, CPU-Kühler und empfehlenswerte Grafikkarten

Der erste Schritt gegen einen zu lauten PC ist der Austausch oder die Regelung lärmender Gehäuselüfter. Sofern keine Lüftersteuerung am Gehäuse selbst vorhanden ist, können Lüfter auch am Mainboard angeschlossen werden. Dabei muss zwischen 3-Pin-Lüftern und 4-Pin-Lüftern unterschieden werden. Sind am Stecker des Lüfters drei Kontakte vorhanden, so erfolgt die Regelung über die Betriebsspannung. Pin 1 und 2 sorgen für die Stromversorgung mit maximal 12 Volt: Ein Absenken dieser Spannung reduziert auch die Drehzahl. Der dritte Pin überträgt das Tachosignal, also die aktuelle Drehzahl, um vom Mainboard oder einer Lüftersteuerung ausgelesen werden zu können.

Sofern ein zusätzlicher vierter Kontakt am Lüfterstecker vorliegt, kann der Ventilator über Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden: Am vierten Pin wird das sogenannte PWM-Signal übertragen, welches die Drehzahl regelt. Basierend auf der Frequenz dieses Signals wird in der Elektronik des Lüfters eine pulsatile Stromversorgung für den Motor umgesetzt, welche schließlich für die Umdrehungsgeschwindigkeit verantwortlich ist. PWM-Lüfter bieten den Vorteil, nicht von einer gewissen Anlaufspannung abhängig zu sein, da über Pin 1 und 2 immer 12 Volt anliegen. In günstigen Ausführungen neigen sie jedoch zu klickenden Geräuschen, die bei 3-Pin-Lüftern so nicht auftreten (davon unabhängig kann bei beiden Lüftervarianten ein Lagerschleifen wahrnehmbar sein). Ein Blick ins Handbuch des Mainboards klärt darüber auf, welche Lüfter an welchem Anschluss reguliert werden können.

Bei der Wahl der Gehäuselüfter sollte nicht nur nach dem Preis geschaut werden. Teure Markenlüfter locken mit weiten Regel-Intervallen, keinerlei wahrnehmbaren Laufgeräuschen, großzügigem Zubehör und langer Garantie. Empfehlenswerte High-End-Lüfter sind beispielsweise be quiet! Silent Wings 3, Nanoxia N.N.V., Noiseblocker NB-eLoop sowie Modelle von Noctua.

Große Tower-Kühler halten auch übertaktete CPUs in Schach

Im nächsten Schritt dürfen kleine und am Belastungslimit arbeitende Boxed-CPU-Kühler weichen. Tower-Kühler bieten eine deutlich größere Kühlfläche, womit mehr Wärme bei gleichzeitig niedrigerer Geräuschkulisse abgeführt werden kann. Grenzen werden vorwiegend vom Gehäuse sowie hohen RAM-Riegeln gesetzt, ansonsten gilt: Je größer, desto mehr Kühlpotenzial. Die Luxus-Klasse stellen Doppelturm-Kühler wie ein Noctua NH-D15 (Test) dar, welche jedoch durch ihre großen Ausmaße nicht mehr mit jedem Gehäuse kompatibel sind und durch ihr hohes Gewicht das Mainboard belasten. Beim Einsatz schwerer Tower-Kühler sollte der PC daher vorsichtig, erschütterungsarm und am besten liegend transportiert werden.

Noctua NH-D15 – 140-mm-Lüfter in der Mitte
Noctua NH-D15 – 140-mm-Lüfter in der Mitte
Scythe Mugen 5
Scythe Mugen 5
Thermalright True Spirit 140 Direct im Testsystem
Thermalright True Spirit 140 Direct im Testsystem

Gute Kühlleistung bei höherer Kompatibilität gibt es bereits zu Preisen zwischen 30 und 50 Euro. Als leiser Single-Tower-Kühler hat sich beispielsweise der Scythe Mugen 5 im Test behauptet. Mit dem schlanken Thermalright True Spirit Direct (Test) wird dem Arbeitsspeicher ebenfalls kein Höhenlimit gesetzt, allerdings muss durch die Bauhöhe von mehr als 16 cm bereits wieder auf ein entsprechend dimensioniertes PC-Gehäuse geachtet werden.

CPU-Kühler im Top-Blow-Format befördern Luft durch die Lamellen eines Kühlkörpers auf das Mainboard. Dadurch wird ein gezielter Luftstrom mit Absaugen durch einen Hecklüfter im Gehäuse verhindert, weshalb Top-Blow-Kühler tendenziell weniger leistungsfähig als Tower-Kühler sind. Im Gegenzug sorgen sie für eine verbesserte Kühlung der Bauteile im Bereich des CPU-Sockels, etwa der Spannungswandler für die CPU. Bedingt durch ihre Bauform sind sie außerdem kleiner als Tower-Kühler und somit insbesondere für schmale PC-Gehäuse geeignet.

Ohren auf beim GPU-Kauf

Am einfachsten ist die Optimierung bei der Grafikkarte, denn hier übernehmen die Hersteller das bereits für den Käufer. Beim Kauf des Pixelbeschleunigers sollte daher Abstand vom Referenzdesign von AMD oder Nvidia genommen werden und auf eine Partnerkarte mit leiser Kühllösung geachtet werden. Passende Tests und Round-Ups zu verschiedenen GPU-Modellen helfen bei der Entscheidung. Am einfachsten ist ein Blick in die aktuelle Grafikkarten-Rangliste, welche mit empfehlenswerten Varianten geführt wird.

Ist es für die Wahl eines leisen Pixelbeschleunigers schon zu spät, weil die Grafikkarte bereits im PC arbeitet, kann dennoch Abhilfe geschaffen werden. Mit VGA-Kühlern wie einem Arctic Accelero steigt die Kühlleistung gewaltig an – allerdings muss im Voraus geprüft werden, ob der Kühlkörper auf die eigene GPU passt und, ob im Gehäuse genügend Platz für den riesigen GPU-Kühler ist. Die ComputerBase-Übersicht über Garantiebedingungen der einzelnen GPU-Hersteller zeigt, welcher Hersteller trotz Kühlerwechsel Garantie gewährt. Garantie ist aber kein Freifahrtschein: Wird die Grafikkarte beim Umbau beschädigt, geht der Kunde leer aus.

Der Luftstrom im Gehäuse

Im PC-Gehäuse sollte der Luftstrom von unten/vorn nach oben/hinten geführt werden – gegen diese gängige Praxis gibt es nichts einzuwenden. Wenn nicht gerade im niedrigsten Preissegment gesucht wird, enthalten die Hardware-Behausungen auch Staubfilter vor Lüfteröffnungen, um ein übermäßiges Verstauben der Hardware zu verhindern. Diese sollten natürlich regelmäßig gereinigt werden, um ihren Zweck erfüllen zu können!

Thermaltake Core P5
Thermaltake Core P5 (Bild: Thermaltake)
Fractal Design Define R5 – Seitliche Innenraumansicht
Fractal Design Define R5 – Seitliche Innenraumansicht

Für einen vernünftigen Luftstrom sollte wenigstens ein ausblasender Hecklüfter vorhanden sein. Einsaugende Frontlüfter erhöhen den Durchsatz noch weiter. Wenn die Temperatur immer noch nicht ausreichend niedrig ist, können in vielen Gehäusen noch weitere Ventilatoren im Deckel, Boden oder Seitenteil nachgerüstet werden. Um einer übermäßigen Verstaubung vorzubeugen, sollte die Anzahl der ausblasenden Lüfter nicht höher als die der (hinter Staubfiltern befestigten) einsaugenden Ventilatoren sein. Mehr Lüfter bedeuten natürlich mehr Lärmquellen – jedoch kann mit mehr Lüftern der gleiche Luftdurchsatz bei geringerer Drehzahl erreicht werden, wodurch es im Endeffekt dennoch leiser wird.

Zur optimalen Steuerung der Lüfter sollte auf eine temperaturabhängige Regelung zurückgegriffen werden. Diese kann entweder über das Mainboard oder eine eigene Lüftersteuerung erfolgen, wobei sich als Temperaturquelle in einer Luftkühlung die CPU anbietet. Weitere Informationen zur Regelung von Lüftern bietet ein folgendes Kapitel dieses Artikels.

Die Wahl der Behausung

Das Gehäuse selbst kann verschiedene Ansprüche erfüllen. Von klein bis groß, schlicht bis bunt beleuchtet und an der Wand aufgehängt ist alles möglich. Ein Blick in die Gehäuse-Rangliste zeigt empfehlenswerte Hardware-Behausungen. Besonderes Augenmerk sollte auf genügend Platz für den CPU-Kühler und die Grafikkarte gelegt werden. Auch weitere Kriterien wie entkoppelte HDD-Befestigungen und leise Ventilatoren sollten berücksichtigt werden.

be quiet! Dark Base Pro 900 – Testsystem
be quiet! Dark Base Pro 900 – Testsystem

Wenn Festplatten dank einer Entkopplung keinen direkten Kontakt mehr zum Korpus des Gehäuses haben, wird die Übertragung von Vibrationen reduziert. Das Summen und Klackern einer mechanischen Festplatte bleibt dennoch vorhanden. In sehr leisen Rechnern können HDDs daher die lautesten Bauteile sein. Silent-PCs sollten aus diesem Grund gänzlich auf Festplatten verzichten und rein mit Flash-Speicher-basierten SSDs bestückt werden. Die SSD-Rangliste hilft bei der Kaufentscheidung.

Ein System ist nur so leise wie sein Netzteil

Von allen Komponenten eines PC-Systems bietet das Netzteil die wenigsten Möglichkeiten zur Optimierung: Das Öffnen des Netzteil-Gehäuses ist absolut tabu, da hierbei nicht nur die Garantie verloren geht, sondern Lebensgefahr durch ein Berühren der Bauteile besteht. Ergo scheidet das nachträgliche Austauschen eines lauten Netzteil-Lüfters aus – an dieser Stelle hilft der Kauf eines empfehlenswerten Netzteils aus der ComputerBase-Rangliste.

Wasserkühlung in der Kompaktklasse

AiO-Wasserkühlungen sind vorrangig für Prozessoren erhältlich. Die Kühlungen sind in der Regel sogar simpler zu installieren als ausladende Luftkühler, da die Schrauben einfacher erreichbar sind: Der eigentliche CPU-Kühler ist sehr klein und der Radiator wird durch flexible Schlauchverbindungen an Lüfterplätze des PC-Gehäuses verlagert. Dadurch wird das auf dem Mainboard lastende Gewicht verringert und der Arbeitsspeicher wird leichter zugänglich, was bei häufigen Arbeiten im PC hilfreich sein kann.

Um einen messbaren Vorteil gegenüber CPU-Luftkühlern zu bekommen, sollten Kompaktwasserkühlungen wenigstens mit einer Radiatorfläche von zwei 120-Millimeter-Lüftern erstanden werden. Die Faustregel „viel hilft viel“ ist hier wörtlich zu nehmen: Als begrenzender Faktor steht nur das vom Gehäuse maximal unterstützte Radiatorformat im Wege.

AiO-Kühlungen wollen optimiert werden

Trotz hoher Kaufpreise für CPU-Kompaktwasserkühlungen von teilweise deutlich über 100 Euro verlangen die Flüssigkühlungen meist nach einer nachträglichen Anpassung, damit sie nicht nur leistungsstark, sondern auch leise agieren. Viele Modelle setzen auf schnell drehende Ventilatoren, um eine hohe Kühlleistung zu bieten. Die Lüfter sind dabei selbstverständlich nicht mehr leise und machen oftmals auch mit Lagergeräuschen auf sich aufmerksam. Wenn die Radiatorlüfter also selbst gedrosselt nicht leise genug sind, sollten sie gegen hochwertigere Modelle ausgetauscht werden.

Enermax Liqmax II 240
Enermax Liqmax II 240
Corsair H100i v2
Corsair H100i v2

Im zweiten Schritt sollte die Pumpe gedrosselt werden. Von wenigen Ausnahmen abgesehen arbeiten die kleinen AiO-Pumpen mit hohen Drehzahlen und deutlich hörbarem Betriebsgeräusch. Entweder per mitgelieferter Software oder über einen Lüfteranschluss am Mainboard können die Pumpen geregelt werden. Dabei muss die Betriebsspannung so hoch sein, dass ein sicheres Anlaufen der Pumpen gewährleistet wird. Das vom Hersteller vorgegebene Spannungsintervall darf außerdem nicht verlassen werden: Zu niedrige Umdrehungsgeschwindigkeiten können die Pumpen zerstören, weil keine ausreichende Schmierung der Mechanik mehr gewährleistet wird.

Immer eine Lärmquelle mehr

AiO-Wasserkühlungen können rein physikalisch nicht leiser als Luftkühler sein: Sie bringen neben Lüftern zur verbesserten Wärmeabgabe am Radiator nämlich die Pumpe als zusätzliche Geräuschquelle mit. Damit steigt auch das Ausfallrisiko der Kühlung. Bei einem Luftkühler kann ein Ventilator defekt sein, was sich leicht ersetzen lässt. Bei der Wasserkühlung ebenfalls, als weitere potenzielle Fehlerquelle existiert aber die Pumpe, bei deren Ausfall die gesamte AiO-Kühlung ersetzt werden muss.

NZXT Kraken X52 im Testsystem
NZXT Kraken X52 im Testsystem

All-in-One-Wasserkühlung: Kaufberatung auf Grundlage umfangreicher Tests

Auf der Suche nach der leisesten Kühlung (vor allem im Leerlauf) sollte daher die klassische Luftkühlung oder mit deutlich höheren Kosten die Custom-Wasserkühlung gewählt werden. Dennoch gibt es sehr leise Kompaktwasserkühlungen. Der be quiet! Silent Loop (Test) hat sich in dieser Hinsicht als bisheriger Spitzenreiter präsentiert. Mit beeindruckend hoher Kühlleistung bei niedrigem Kaufpreis kann der Liquid Freezer von Arctic (Test) punkten. Auffällige Beleuchtung und Steuerung sowie Überwachung per Software gibt es hingegen bei der Kraken X52 von NZXT (Test), allerdings zu einem stolzen Kaufpreis. Erweiterbare Kühlungen wie die Alphacool Eisbaer (Test) stellen eine Mischform aus AiO und Custom-Wasserkühlung dar. Der nächste Abschnitt befasst sich mit Besonderheiten dieser Kompaktwasserkühlungen.

In der folgenden Kaufberatungs-Tabelle finden sich Produkte für verschiedene Ansprüche wieder:

Anforderung geeignetes Produkt
Preis- und Leistungstipp Arctic Liquid Freezer
Sehr leise AiO be quiet! Silent Loop
Beleuchtungs-, Überwachungs- und Steueroptionen NZXT Kraken
Erweiterbare Wasserkühlung Alphacool Eisbaer

Die Wärmetauscher der Kompaktwasserkühlungen sollten idealerweise im Deckel ausblasend oder vorn einsaugend befestigt werden. Ersteres sorgt für niedrige Temperaturen im Gehäuse, zweiteres für bessere CPU-Temperaturen – hier entscheidet der Käufer nach eigener Präferenz. Tests zu Gehäusen liefern Informationen zu maximal einsetzbaren Radiatorformaten und Einschränkungen beim Betrieb mit großen Wärmetauschern.

Abseits davon sollte ebenso wie bei herkömmlicher Luftkühlung zusätzlich für eine ausreichende Durchlüftung des PC-Gehäuses gesorgt werden. Passiv gekühlte Bauteile wie Spannungswandler auf dem Mainboard werden beim Einsatz von Wasserkühlungen schlechter gekühlt als mit Tower- oder Top-Blow-CPU-Kühlern. Weitere Gehäuselüfter sind also Pflicht.

Kompaktwasserkühlung für die Grafikkarte

High-End-Grafikkarten schlagen Prozessoren als Energieverbraucher und damit als Hitzeproduzenten in den meisten Fällen deutlich. Moderne CPUs nehmen nur in Extremfällen über 100 Watt auf – Grafikkarten übertreffen diesen Stromverbrauch massiv und können dem Netzteil teilweise allein schon mehr als 200 Watt abverlangen. Bei so viel Abwärme klingt eine Wasserkühlung für die GPU sinnvoller als für die CPU. Dennoch überwiegen Produkte für Prozessoren.

Prozessoren sitzen auf genormten Sockeln, so dass Hersteller mit nur zwei bis drei Montagekits alle gängigen Modelle versorgen können. Bei den Grafikkarten muss jedoch mehr als nur ein Chip, nämlich zusätzlich auch die Stromversorgung und die Speicherchips gekühlt werden. Die Hersteller fertigen eigene Platinen an, weshalb abgesehen von einem Referenzdesign von AMD oder Nvidia für ein bestimmtes GPU-Modell kein genormtes Platinenlayout mehr vorliegt. Damit wird es den Kühler-Herstellern erschwert, günstige AiO-Kühlungen für Grafikkarten anbieten zu können.

Hybrid-Kühlung als Lösung

Hersteller wie Corsair und MSI umgehen das Problem mit einer Hybrid-Kühlung. Eine umfunktionierte CPU-Kompaktwasserkühlung wird auf die GPU geschnallt, die Kühlung von Spannungswandlern und Speichermodulen erfolgt aber nach wie vor über einen Lüfter auf der Grafikkarte. Diesen Lösungen ist die Verwandtschaft mit dem Referenzdesign eindeutig anzusehen: Lediglich im Bereich der GPU wird eine AiO-Wasserkühlung eingesetzt, ansonsten ist die Grafikkarte nicht vom luftgekühlten Modell unterscheidbar.

MSI GeForce GTX 1080 Aero (OC): MSI-Version des Nvidia-Referenzkühlers
MSI GeForce GTX 1080 Aero (OC): MSI-Version des Nvidia-Referenzkühlers (Bild: MSI)
MSI GeForce GTX 1080 Sea Hawk: Referenzkühler mit Ausschnitt für GPU-AiO-Kühlung
MSI GeForce GTX 1080 Sea Hawk: Referenzkühler mit Ausschnitt für GPU-AiO-Kühlung (Bild: MSI)

Grafikkarten mit einer solchen Hybrid-Kühlung bieten sich insbesondere in SLI- und Crossfire-Kombinationen an, um die Abwärme möglichst direkt aus dem Gehäuse zu befördern. Die Temperaturen der GPU liegen trotz der kleinen 120-Millimeter-Radiatoren auf einem niedrigen Niveau, das mit Luftkühlung kaum erreicht werden kann. Im Leerlauf fallen so gekühlte Grafikkarten allerdings durch den gemeinsamen Lärmpegel einer Pumpe, eines Radiallüfters auf der Grafikkarte sowie des Ventilators auf dem Radiator negativ auf. Empfehlenswerte luftgekühlte Grafikkarten punkten im Leerlauf mit komplett still stehenden Lüftern – damit kann eine hybrid gekühlte GPU nicht konkurrieren.

Der Weg zum Eigenbau

Hybrid-Kühler werden zudem zum Nachrüsten angeboten. Mit dem Adapter-Rahmen Kraken G12 von NZXT können aktuelle CPU-Kompaktwasserkühlungen vom Auftragsfertiger Asetek auf verschiedenen Grafikkarten befestigt werden. Sobald der Umbau der Grafikkarte in Angriff genommen wird, gilt für den Kunden allerdings, sich im Voraus mit den Garantiebedingungen der Hersteller auseinander zu setzen und besonders umsichtig zu arbeiten – selbstverschuldete Beschädigungen werden von keiner Garantie abgedeckt.

NZXT Kraken G12
NZXT Kraken G12 (Bild: NZXT)
NZXT Kraken G12
NZXT Kraken G12 (Bild: NZXT)

Einen Schritt weiter in Richtung Custom-Wasserkühlung kann mit den Eiswolf-GPU-Kühlern von Alphacool gegangen werden. Diese Kompaktwasserkühlungen für Grafikkarten verbinden die AiO-Kühlung der GPU mit einem ausladenden Passivkühler, der für verschiedene Grafikkarten-Modelle individuell angepasst wird. Damit wird der zusätzliche Ventilator einer Hybrid-Lösung auf dem Pixelbeschleuniger obsolet – der Passivkühler wird zum Teil von der AiO-Kühlung mit bedeckt und darüber hinaus helfen die Kühlrippen dabei, VRMs und Speicherchips kühl zu halten. Da der Aluminium-Passivkühler speziell an einzelne Platinenlayouts angepasst wird, muss vor dem Kauf darauf geachtet werden, dass Grafikkarte und GPU-Wasserkühlung miteinander kompatibel sind.

Alphacool Eiswolf GPX Pro
Alphacool Eiswolf GPX Pro (Bild: Alphacool)
Alphacool Eiswolf 120 GPX Pro
Alphacool Eiswolf 120 GPX Pro (Bild: Alphacool)

Alphacool hält die Eiswolf-Kühlungen modular: Ausgestattet mit standardisierten G1/4"-Anschlüssen an Radiator und Pumpeneinheit steht einer Erweiterung nichts im Wege. Eine komplette Custom-Wasserkühlung mit weiteren Kühlkörpern sollte der kleinen Pumpe zwar nicht zugemutet werden, jedoch kann problemlos ein zusätzlicher Radiator integriert werden, um die GPU-Temperatur noch weiter zu senken. Alphacool bietet bereits mit passenden Schnellkupplungen ausgestattete und vorbefüllte Wärmetauscher an, so dass die Erweiterung ohne Befüllen und Entlüften durchgeführt werden kann. Eine Verbindung mit weiteren Eiswolf- oder einer Eisbaer-Kühlung ist ebenfalls möglich, womit bereits die erste „Stufe“ der Custom-Wasserkühlung erreicht wird.

Custom-Wasserkühlung im Detail

Ein Kühlkreis besteht aus einer Pumpe als Herzstück, welche Flüssigkeit durch Kühlkörper und Radiatoren in fast beliebiger Reihenfolge bewegt. Der Verschlauchung wird also kaum eine Grenze gesetzt – hier entscheiden die eigenen Vorlieben oder einfach die pragmatische Methode, möglichst kurze Schlauchverbindungen einzusetzen. Es gibt nur eine wichtige Grundregel, die immer beachtet werden sollte: Vor der Pumpe muss ein Ausgleichsbehälter angebracht sein. Die im Folgenden genannten Produkte stellen keinesfalls den gesamten Marktüberblick dar – um den Artikel nicht ausufern zu lassen, wird lediglich auf die bekanntesten Produkte eingegangen. Für nahezu jedes Produkt gibt es weitere Alternativen.

Ein Ersatz-PC sollte vorhanden sein

Die Arbeiten mit einer Custom-Wasserkühlung sind nicht ohne Risiko. Auch wenn Hardware-Defekte durch austretendes Wasser eine Seltenheit sind, sollten sich alle Schrauber darüber im Klaren sein, was sie tun – und, dass unbedachtes Handeln oder ein unerwartetes Problem schnell zu einem schwarzen Bildschirm und zu langwieriger bis teurer Fehlersuche führen kann. Bevor das Projekt der ersten eigenen Flüssigkühlung in Angriff genommen wird, sollte also ein Ersatz-PC bereitstehen, sofern ein Rechner für den täglichen Arbeitseinsatz benötigt wird. Ferner sollte im Hinterkopf behalten werden, dass Geduld und eine gewisse Frustrationstoleranz im Umgang mit Custom-Loops notwendig sind.

Pumpenrad einer Laing DDC mit Plexiglasdeckel
Pumpenrad einer Laing DDC mit Plexiglasdeckel

AiO, Set oder eigene Zusammenstellung

Als Grundlage einer Custom-Wasserkühlung können mehrere Varianten eingesetzt werden. Von der anwenderfreundlichen erweiterbaren All-In-One-Kompaktwasserkühlung bis zum frei zusammengestellten Kühlkreis, dessen Radiatorfläche im Extremfall sogar in einen anderen Raum ausgelagert wird, sind alle Kombinationen möglich. Die folgenden Abschnitte beschäftigen sich vorwiegend mit einzeln erhältlichen Komponenten, die für den Zusammenbau einer Custom-Wasserkühlung benötigt werden.

Um Einsteigern den Anfang im Bereich Wasserkühlung zu erleichtern, bieten viele Hersteller auch fertige Zusammenstellungen an. In diesen Sets sind bereits alle Komponenten enthalten, die für den Betrieb eines Kühlkreises vorausgesetzt werden: Von der Pumpe über den CPU-Kühler sowie den Radiator bis hin zu Schläuchen und der passenden Anzahl an Anschlüssen ist alles notwendige enthalten. Allerdings können mit einer individuellen Zusammenstellung persönliche Präferenzen – ob nun optischer oder funktioneller Natur – noch besser berücksichtigt werden. Zudem ist die Anpassung an das eigene PC-Gehäuse mit der eigenen Komponentenwahl besser machbar.

Mit erweiterbaren Kompaktwasserkühlungen lassen sich ebenfalls größere Kühlkreise realisieren. Diese Wasserkühlungen wollen ein simples CPU-Kühlsystem mit der Modularität eines Custom-Loops vereinen. Ihre Pumpen müssen ab Werk nur einen Kühlblock und einen Radiator versorgen und viele Anwender nutzen die Modularität erweiterbarer AiO-Kühlungen nicht aus. Daher finden vorwiegend schwächere Pumpen Verwendung in Kompaktwasserkühlungen. Durch mangelhafte Entkopplung können diese zudem oft nicht das geringe Geräuschniveau einer „großen“ Pumpe erreichen. Die vorgegebene Position des Ausgleichsbehälters auf dem CPU-Kühler oder am Radiator sorgt für eine vergleichsweise geringe Anwenderfreundlichkeit beim Befüllen und Entlüften, was durch die kleinen Reservoirs noch verstärkt wird.

Alphacool Eisbaer: Radiator und Pumpe werden mit 11/8-Schläuchen verbunden
Alphacool Eisbaer: Radiator und Pumpe werden mit 11/8-Schläuchen verbunden
Geöffnete Schnellkupplung mit 11/8-Schläuchen und Knickschutzfedern
Geöffnete Schnellkupplung mit 11/8-Schläuchen und Knickschutzfedern
Alphacool Eisbaer: Die Pumpeneinheit der Kühlung
Alphacool Eisbaer: Die Pumpeneinheit der Kühlung

Während eine modulare AiO also preislich ungeschlagen ist, empfiehlt sich für sehr große und leise Kühlkreise eine individuelle Custom-Wasserkühlung. Es sollte außerdem auf das Material der Radiatoren geachtet werden: Als Basis für eine Custom-Wasserkühlung ist der Einsatz einer AiO mit Wärmetauscher aus Kupfer (Alphacool Eisbaer (Test), EKWB Predator (Test)) ratsam – Produkte wie die EXllusion von Lepa (Test) mit Aluminium-Radiator setzen den Einsatz von Korrosionsschutz zwingend voraus und sind potenziell anfälliger für Probleme als Modelle mit Radiator aus Kupfer.

Pumpe und Reservoir

Die Funktion der Pumpe ist selbsterklärend, beim Ausgleichsbehälter (Reservoir) jedoch nicht ganz. Denn prinzipiell funktioniert die Kühlung auch ohne Reservoir problemlos – sobald der Kreislauf einmal befüllt ist. Da Pumpen in Wasserkühlungen nicht zum Ansaugen von Flüssigkeit ausgelegt sind, müssen sie bereits beim Befüllen des Kreislaufs „unter Wasser“ stehen – ansonsten drohen mechanische Beschädigungen. Daher sollte der Ausgleichsbehälter unmittelbar vor der Pumpe positioniert sein: So kann der Kühlkreis durch abwechselndes Befüllen und Leerpumpen des Reservoirs am schnellsten geschlossen werden.

Aqua Computer Aqualis D5
Aqua Computer Aqualis D5
EKWB XRES 140 Revo D5
EKWB XRES 140 Revo D5

Zudem ist der Ausgleichsbehälter dazu gedacht, im Kreislauf verbliebene Luftblasen zu sammeln, so dass sie von der Pumpe nicht zurück in den Kühlkreis befördert werden können. Da unweigerlich auch aus dem geschlossenen Kreislauf Wasser verdunstet, dient der Ausgleichsbehälter schließlich noch als Reservoir, um Flüssigkeitsverluste zu kompensieren, damit die Wartungsintervalle länger ausfallen.

Pumpe und Reservoir werden als separate Bauteile sowie als Kombinationen angeboten. Während ein einzelner Ausgleichsbehälter mit jeder Pumpe verbunden werden kann, passt ein Aufsatzbehälter nur zu einem bestimmten Pumpenmodell. Die Verbindung aus Pumpe mit Aufsatz-Reservoir spart Platz, kann in bestimmten Konstellationen jedoch dazu führen, dass sich beim Entlüften der Kühlung Luftblasen nicht ungehindert im Ausgleichsbehälter sammeln können, sondern direkt wieder von der Pumpe angesaugt werden. Um dies zu vermeiden, sollten Aufsatz-Ausgleichsbehälter über einen Einlass im Deckel verfügen, der den Zulauf über ein Steigröhrchen unter den Wasserspiegel verlagert.

Regelbar, stark und hochwertige Materialien

Je leistungsfähiger eine Pumpe ist, desto lauter wird sie auch. Die ideale Pumpe einer Wasserkühlung sollte daher zwar Leistungsreserven haben, sich aber einfach drosseln lassen, um leise zu sein. Denn: Je stärker die Pumpe ist, desto schneller geht das Befüllen – und es können auch ausufernde Kreisläufe problemlos bewältigt werden. Um lästige Pumpengeräusche durch Vibrationen zu unterbinden, ist außerdem eine entkoppelte Montage empfehlenswert, etwa auf einem Shoggy-Sandwich.

Watercool Heatkiller Tube: Reservoir aus Borosilikatglas
Watercool Heatkiller Tube: Reservoir aus Borosilikatglas (Bild: Watercool)
Aqualis Pumpenaufsatz für Aquastream XT
Aqualis Pumpenaufsatz für Aquastream XT (Bild: Aquatuning)

Für den Ausgleichsbehälter stehen verschiedene Formate und Materialien zur Verfügung. Es gibt Reservoirs, die in Laufwerksschächten untergebracht werden können – bedingt durch ihre Ausmaße sind diese in der Handhabung aber nicht so angenehm wie Röhren-Ausgleichsbehälter. Beide Varianten können als Pumpenaufsätze erstanden werden, wobei für erstere gilt, dass eine entkoppelte Pumpenmontage nicht möglich ist. Gefertigt werden Reservoirs meist aus Plexiglas, das einen Blick auf den Füllstand zulässt, aber empfindlich für Kratzer ist und Risse bekommen kann, wenn etwa Schlauchanschlüsse mit zu viel Kraft festgedreht werden. Hochwertiger und gegen derartige Einflüsse immun ist Borosilikatglas, ein Werkstoff, der sich außerdem kaum durch Temperaturzunahme ausdehnt.

Die beliebtesten Pumpenmodelle

Die bekanntesten Pumpen im Wasserkühlungsbereich sind die Laing D5 und DDC in all ihren Varianten sowie die von Aqua Computer umgestaltete Aquariumspumpe Eheim 1046, die Aquastream. Alle drei Pumpenmodelle sind für ihre lange Lebenszeit und guten Leistungseigenschaften bekannt. Eine Aquastream kann sehr einfach über eine USB-Verbindung per Software gedrosselt werden, für die beiden Modelle von Laing gibt es hingegen mehrere Möglichkeiten. Die Laing D5 gibt es mit Regler am Pumpengehäuse, über welchen die Pumpenleistung definiert werden kann. Alternativ gibt es auch PWM-Modelle, welche über das Steuersignal eines 4-Pin-Lüfters geregelt werden können. Diese Variante ist aber aufgrund verschiedener PWM-Protokolle nicht zu jedem Mainboard kompatibel.

Alphacool VPP755: Pumpengehäuse aus Metall
Alphacool VPP755: Pumpengehäuse aus Metall
Alphacool VPP655
Alphacool VPP655
Alphacool VPP655 (links) und VPP755 (rechts)
Alphacool VPP655 (links) und VPP755 (rechts)

Zudem gibt es Neuentwicklungen, die das gleiche Bauformat, aber ein überarbeitetes Innenleben aufweisen. Ein Beispiel bei der Laing D5 ist die Alphacool VPP755 (Test). Für die DDC gibt es ebenfalls PWM-basierte Exemplare. Eine Regelung über die Betriebsspannung ist zwar möglich, aber ineffektiv: Wird ein Spannungsabfall über einen Vorwiderstand realisiert, so ist eine entsprechend ausgelegte Steuerung nötig, denn die Laing DDC kann je nach Version bis zu 18 Watt aufnehmen. Der Betrieb an einem Mainboard-Lüfteranschluss scheidet daher aus.

Echtes Glas oder Plexiglas

Als Ausgleichsbehälter sind aus Borosilikatglas gefertigte Produkte aufgrund des hochwertigen Materials empfehlenswert – natürlich gibt es aber auch gut verarbeitete Plexiglasbehälter, wie der Test von fünf Aufsatz-AGB für die Laing D5 zeigt. Bekannte Reservoirs aus echtem Glas sind die Aqualis-Serie von Aqua Computer sowie die Heatkiller Tubes von Watercool. Beide gibt es als einzelne Reservoirs sowie als Pumpenaufsätze für Laing DDC und D5. Die Aqualis gibt es außerdem auch als Aufsatz für die Aquastream. Sofern kein Aufsatz-Reservoir gewählt wird, müssen die passenden Pumpendeckel (für D5 und DDC) beziehungsweise Anschlussadapter (Eheim 1046) geordert werden.

Kupferkühler

Es ist ein passgenauer Kupferkühler notwendig, um ein Bauteil zu kühlen. Kühlkörper werden aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer gefertigt. Der Einsatz von Aluminium im direkten Kontakt zur Kühlflüssigkeit sollte grundsätzlich vermieden werden: Das unedle Metall wird durch chemische Reaktionen mit dem edleren Kupfer langfristig aufgelöst. Für Prozessoren gibt es eine große Auswahl an Kühlern. ComputerBase hat CPU-Wasserkühler von Alphacool, Phobya, Raijintek, Watercool und XSPC ebenso wie Kühlblöcke von Anfitec, Aqua Computer, EKWB und Koolance getestet . Hier gilt, dass Unterschiede in der Kühlleistung zwar vorhanden sind, aber nicht allein über die Auswahl entscheiden sollten. Denn: Auch der beste Kühler ist überfordert, wenn die Radiatorfläche zu knapp bemessen wird. Umgekehrt gilt folgerichtig ebenso, dass auch der schlechteste Kühler immer noch gut ist, sofern das Wasser kühl genug gehalten wird.

Wer auf der Suche nach dem letzten Quäntchen Kühlleistung ist, sollte sich den leistungsfähigsten Kühler aussuchen – aktuell der Eisblock XPX von Alphacool (Test). Andernfalls kann getrost anhand der Optik oder des Preises entschieden werden. Damit ein Custom-Loop sinnvoll wird, bietet sich außerdem die Kühlung der Grafikkarte(n) an. Das Einbinden von Spannungswandlern auf dem Mainboard ist hingegen nur bei starkem Übertakten empfehlenswert. Wasserkühler für Arbeitsspeicher oder Chipsatz sind nur noch ein Blickfang, der schon bei einem leichten Luftstrom durchs Gehäuse unnötig ist.

Kühle Grafik

Die effektivste Methode, um eine Grafikkarte in einen Kühlkreis einzubinden, ist ein Fullcover-Kühlblock. Diese Kühlerart bedeckt sämtliche relevanten Bauteile der Grafikkarte. Da sich die Entwicklung und Produktion dieser Kupferblöcke nur in größeren Stückzahlen lohnen, werden meist nur Referenzdesigns von High-End-GPUs mit passenden Wasserkühlern versorgt. Die Kühler sind mit 100 Euro und aufwärts in der Anschaffung nicht billig und nur in seltenen Fällen mit künftigen GPU-Generationen kompatibel. Dafür bieten sie eine hervorragende Kühlung der gesamten Grafikkarte. Die bekanntesten Hersteller in diesem Bereich sind Aqua Computer, EK Water Blocks, Koolance, Watercool und XSPC. Beim Kauf der Grafikkarte sollte also am Besten schon im Voraus auf die Verfügbarkeit von Wasserkühlern geachtet werden. EKWB und Phanteks bieten beispielsweise für mehrere Partnerkarten der GTX 1080 ebenfalls Fullcover-Wasserkühler an.

Unterseite eines vernickelten GPU-Kühlers
Unterseite eines vernickelten GPU-Kühlers

Einen anderen Ansatz wählt hingegen Alphacool: Die NexXxoS-GPX-Kühler sind eine Kombination aus aktivem GPU-Wasserkühler mit über Metall-Metall-Kontakt verbundenem Passivkühler für die restlichen Bauteile der Grafikkarte. Das System ist modular, so dass beim Wechsel der Grafikkarte nur der speziell an die Platine angepasste Aluminium-Passivkühler gewechselt werden muss. Der kupferne GPX-Wasserkühler kann übernommen werden. Alphacool deckt mit dem modularen System mit Abstand die meisten Grafikkartenmodelle ab – im Vergleich zu Fullcover-Kühlern sind die Temperaturen von VRMs und Speichermodulen bei den GPX-Kühlern zwar etwas höher, aber immer noch besser als mit den üblichen Luftkühlern.

EK-FC Titan X Pascal – Nickel
EK-FC Titan X Pascal – Nickel (Bild: EK Water Blocks)
Heatkiller IV Fury X – Acryl Ni
Heatkiller IV Fury X – Acryl Ni (Bild: Watercool)
Alphacool NexXxos GPX GTX 1080/70 M01
Alphacool NexXxos GPX GTX 1080/70 M01 (Bild: Aquatuning)

Beim Wechsel des Kühlers einer Grafikkarte kann die Garantie verloren gehen. Nicht jeder Hersteller erlaubt den Umbau – ComputerBase hat die unterschiedlichen Garantiebedingungen verschiedener Hersteller zusammengefasst. Unabhängig von den Bedingungen gilt aber immer: Wer die Grafikkarte beim Umbau mechanisch beschädigt, hat auf jeden Fall seinen Anspruch auf Garantie verwirkt. Es sollte also vorsichtig gearbeitet werden.

Zu viel Radiatorfläche gibt es nicht

Wenn es etwas gibt, an dem bei einer Wasserkühlung nicht gespart werden sollte, dann ist es die eingesetzte Radiatorfläche. Faustregeln wie „Bis zu 100 Watt je 120er können leise gekühlt werden“ sind nämlich weder allgemeingültig noch sinnvoll. Schließlich sind die Rahmenbedigungen in jedem System einzigartig, und „leise“ wird von jedem als etwas anderes empfunden.

In Kühlkörpern wird Wärme an das Wasser abgegeben. Dadurch steigt die Wassertemperatur – und je höher die Differenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur ist, desto effektiver funktioniert der Transfer der Energie an die Umgebung. Das Ganze hat aber einen Haken: Eine Custom-Wasserkühlung sollte im Optimalfall mit einer Spitzen-Wassertemperatur von weniger als 40 °C arbeiten. Jenseits dieser Temperatur wird nicht nur die Ausfallwahrscheinlichkeit der Kühlung erhöht, sondern es steigt auch die Temperatur der zu kühlenden Bauteile, was ab einem gewissen Punkt die Wasserkühlung im Vergleich zur Luftkühlung ad absurdum führt.

Auch wenn die Radiatoren also mit steigender Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Raum immer mehr Wärme bei gleicher Lüfterdrehzahl abgeben können, sollte dieses Prinzip nicht zu weit getrieben werden. Die beste Regel für die benötigte Kühlfläche lautet daher „so viel wie möglich“. Einen echten Overkill gibt es nicht – nur ein in allen Lebenslagen leises System.

Externe Radiatoren meist mit höherem Temperaturgefälle

Wie bei den Kühlkörpern gilt auch bei Wärmetauschern, dass unedle Metalle wie Aluminium keinen Kontakt zum Kühlmedium haben sollten. Als Radiatoren sollten daher Modelle aus Kupfer gewählt werden. Zwischen verschiedenen Herstellern gibt es zwar Leistungsunterschiede, diese sind aber vom Einsatzort des Radiators, den verbauten Lüftern sowie der Lüfterdrehzahl abhängig. Pauschale Kauftipps für bestimmte Modelle sind folglich schwierig – generell sollte aber immer einer größeren Fläche im Vergleich zu tieferen Radiatoren der Vorzug gegeben werden. Bezüglich der Lamellendichte (angegeben in Fins per Inch) gilt, dass geringere Werte mit langsam drehenden Lüftern besser harmonieren; Radiatoren mit hohen Lamellendichten besitzen dagegen bei schneller drehenden Ventilatoren mehr Leistungsreserven.

Radiatoren bieten viel Oberfläche durch Lamellen
Radiatoren bieten viel Oberfläche durch Lamellen

Im direkten Vergleich zeigt sich deutlich, dass baugleiche Radiatoren extern wesentlich besser kühlen als intern. Externe Riesenradiatoren wie ein Watercool Mo-Ra oder (Super-)Nova von Phobya sind daher der beste Weg zu einer leisen Kühlung. Mit einem externen Radiator gibt es zudem auch keine Platzprobleme im PC-Gehäuse: So kann die Wasserkühlung ihren Vorteil, Kühler und Radiator räumlich trennen zu können, voll ausspielen. Schnellkupplungen zwischen externem Radiator und PC-Gehäuse erleichtern Arbeiten am PC und den Transport des Systems deutlich.

Als Radiatorlüfter sind Ventilatoren mit geschlossenem, quadratischem Rahmen zu empfehlen. Der Test des be quiet! Silent Loop hat gezeigt, dass die Pure Wings 2 mit ihrem offenen Rahmen messbar im Vergleich zu Noctua NF-F12 mit geschlossenem Rahmen zurückfallen, wohingegen beim Vergleich verschiedener Lüfter auf Radiatoren zwischen Luftstrom-optimiertem NF-S12 und druckoptimiertem NF-F12 kaum Unterschiede erkennbar sind.

Anschlüsse, Schläuche und Hardtubes

Abgesehen von manchen Pumpen, die erst noch mit passenden Deckeln oder Adaptern ausgestattet werden müssen, besitzen alle gängigen Bauteile von Wasserkühlungen standardisierte G1/4"-Anschlussgewinde. Da es sich um einen Kreislauf handelt, besitzt jedes Bauteil zwei Anschlussgewinde – sofern weitere vorhanden sind, befinden sich für alle überzähligen Anschlussgewinde Verschlussschrauben im Lieferumfang. Ergo werden für jeden Kühler, jeden Radiator, die Pumpe und (sofern separat verbaut) den Ausgleichsbehälter je zwei Anschlüsse benötigt.

Transparenter 11/8-PVC-Schlauch mit (gewinkelten) Anschraubtüllen und blaue Kühlflüssigkeit
Transparenter 11/8-PVC-Schlauch mit (gewinkelten) Anschraubtüllen und blaue Kühlflüssigkeit

Als Schlauchanschlüsse sind sogenannte Anschraubtüllen empfehlenswert, welche den Schlauch mit einer Überwurfmutter sicher vor dem Abrutschen von der Tülle schützen. Diese Anschlüsse werden für gängige Schlauchformate wie „11/8“, „13/10“ oder „16/10“ verkauft. Die Zahlen geben den Außen- und Innendurchmesser der Schläuche in Millimetern an. Ein 11/8-Schlauch hat daher einen Außendurchmesser von 1,1 cm und einen Innendurchmesser von 0,8 cm; die Wandstärke beträgt ergo 1,5 mm. Beim Schlauch hat der Käufer die freie Wahl – auch wenn ein größerer Innendurchmesser für einen geringeren Strömungswiderstand sorgt, ist dieser Einfluss in der Praxis vernachlässigbar. Noch dickere Schäuche als 16/10 können bei manchen Kühlern für Kompatibilitätsprobleme sorgen, wenn sich die Anschlussgewinde nicht weit genug voneinander entfernt befinden.

Unabhängig von der Schlauchgröße gilt im Bereich Wasserkühlung, dass Anschlüsse nie mit Werkzeug befestigt werden sollten. Es wird über O-Ringe am Gewinde abgedichtet, nicht mit roher Gewalt: Gewinde können beschädigt werden und vor allem Bauteile aus Acrylglas sind empfindlich – zu stark festgezogene Anschlüsse sorgen für Risse im Material und ziehen die Gewinde förmlich heraus.

13/10-Anschraubtüllen: gerade, 45° und 90° gewinkelt
13/10-Anschraubtüllen: gerade, 45° und 90° gewinkelt

13/10-Schlauch besitzt von den drei genannten Größen das ungünstigste Verhältnis aus Durchmesser und Wandstärke, weshalb er am schnellsten zum Knicken neigt, was den Durchfluss einbrechen lassen würde. Es muss außerdem berücksichtigt werden, dass die Schläuche mit zunehmender Temperatur weicher werden und daher schneller Knicken. Enge Biegungen, die bei Raumtemperatur noch halten, können im Lastbetrieb bei erwärmtem Wasser kritisch werden. Diesem Problem kann jedoch durch den Einsatz von Winkeladaptern oder Winkelanschlüssen (45°, 90°) simpel vorgebeugt werden. Um das Verschlauchen einfach zu gestalten, empfiehlt es sich daher, bereits im Voraus einen Plan zu erstellen und die entsprechenden Winkelanschlüsse zu bestellen. Da Planung und Realität nicht immer harmonieren, sollten zur Sicherheit von jeder Sorte zwei bis drei Anschraubtüllen zu viel bestellt werden: Es ist ärgerlich, wegen einer solchen fehlenden Kleinigkeit noch einmal eine Bestellung aufzugeben und mehrere Tage warten zu müssen.

Schläuche sind für Anfänger am besten geeignet

Hardtubes, also starre Rohre, werden von vielen optisch als ansprechender als Schlauchverbindungen empfunden. Die Rohre können aus verschiedensten Materialien bestehen: Von transparentem Plastik über Glas bis hin zu Kupferrohren gibt es etliche Auswahlmöglichkeiten – sogar beleuchtete Rohre sind möglich. Die Handhabung ist aber deutlich schwieriger als bei Schläuchen: Acrylglas und PETG können durch moderate Hitze verformt werden, so dass die Rohre mit eingeführtem Silikonschlauch zur Fixierung des Rohrdurchmessers mitels einer Heißluftpistole gebogen werden können. Glas hingegen kann nur geschnitten werden – alle Biegungen müssen mit Winkeladaptern gelöst werden.

Herkömmliches Hardtube-Fitting: Dichtungsringe liegen außen am Rohr an
Herkömmliches Hardtube-Fitting: Dichtungsringe liegen außen am Rohr an
Das Biegen von Hardtubes setzt Werkzeug voraus
Das Biegen von Hardtubes setzt Werkzeug voraus

Aufgrund des aufwendigeren Umgangs mit Hardtubes sind Schläuche für Anfänger am besten geeignet: sie müssen nur in richtiger Länge zugeschnitten werden. Die meisten Schläuche bestehen aus PVC, einem Kunststoff, der durch Weichmacher flexibel wird. Diese Schläuche können bei längerem Einsatz trübe werden oder verfärben, und Weichmacher können ausgewaschen werden. Das Problem kann durch Norprene- oder EPDM-Schläuche umgangen werden. Dafür sind diese Schläuche schwarz und undurchsichtig – PVC-Schläuche gibt es transparent sowie in verschiedenen Farben.

Transparenter 13/10 PVC-Schlauch: Neu (unten) und nach längerem Einsatz (oben)
Transparenter 13/10 PVC-Schlauch: Neu (unten) und nach längerem Einsatz (oben)

Bei der Verschlauchung sollte auch an einen Ablass für die Flüssigkeit gedacht werden. Das Befüllen kann über den Ausgleichsbehälter erfolgen – doch wer beim Entleeren des Kühlkreises keine Überschwemmung auf der PC-Hardware möchte, sollte an einem möglichst tiefen Punkt der Kühlung einen Kugelhahn zum einfachen Entleeren der Wasserkühlung anbringen.

Flüssigkeit, Befüllen und Wartung

Als Kühlmedium für eine Wasserkühlung dient destilliertes Wasser mit Zusätzen, die Korrosion unterbinden. Leitungswasser ist für den Betrieb in einer Wasserkühlung ungeeignet. Auch wenn im Kreislauf ausschließlich Kupfer als Metall Kontakt zum Kühlmedium hat, sollte zur Sicherheit ein Korrosionsschutz beigemengt sein. Die kostengünstigste Variante für Kühlflüssigkeit ist ein Kanister destilliertes Wasser mit einem Frostschutz-Konzentrat für Autokühler aus dem Baumarkt. Alternativ gibt es entsprechende Gemische oder Konzentrate auch von Firmen aus dem Wasserkühlungsbereich, mit entsprechendem Aufpreis zum Baumarkt-Gemisch.

Auswahl an Kühlflüssigkeiten und Zusätzen
Auswahl an Kühlflüssigkeiten und Zusätzen

Farbige Flüssigkeit oder Schläuche

Farbige Flüssigkeiten und insbesondere UV-aktive Flüssigkeiten sind ein heikles Thema: Farben haben die Tendenz, sich in der Kühlung abzulagern. Im schlimmsten Fall können so die feinen Strukturen in Kühlern verstopft werden – doch auch wenn das ausbleibt, muss zumindest mit Verfärbungen der Schläuche gerechnet werden. Dieses Problem kann mit farbigen und/oder UV-aktiven Schläuchen anstelle farbiger Flüssigkeiten umgangen werden. Trotzdem sollte die Kühlung hin und wieder gewartet werden: Alle ein bis zwei Jahre sollte die Flüssigkeit ausgetauscht und eventuell auch an eine Reinigung der Komponenten gedacht werden. Ein Durchflusssensor kann Hinweise auf Ablagerungen in Kühlern geben, wenn der Durchfluss im Lauf der Zeit abnimmt.

Nach mehreren Betriebsjahren bilden sich Ablagerungen
Nach mehreren Betriebsjahren bilden sich Ablagerungen

Generell sollten Komponenten von Wasserkühlungen, insbesondere Radiatoren, vor dem ersten Einsatz gereinigt werden. Hierzu können sie zunächst mit Seifenwasser durchgespült werden.

Anschließend sollten die Bauteile mehrfach mit Leitungswasser und schließlich vor dem Einbau noch einmal mit destilliertem Wasser gespült werden, um Rückstände von der Produktion zu entfernen. Aggressive Reinigungsmittel, die das Material angreifen, sind dabei mit Vorsicht zu genießen: Sie lösen zwar Verunreinigungen, zersetzen aber auch das Metall der Kühler. Die Arbeit mit diesen Chemikalien ist für eine Erstreinigung neuer Komponenten nicht notwendig.

Nach mehreren Betriebsjahren oder bei merklichen Durchflussabnahmen können Kühlkörper auch geöffnet und gereinigt werden. Beim anschließenden Zusammenbau muss darauf geachtet werden, dass der Dichtungsgummi eines Kühlblocks in seiner Vertiefung zum Liegen kommt. Bei CPU-Kühlern ist dies in der Regel kein Problem, VRM-Kühler oder Grafikkartenkühler erfordern aber Geduld und Fingerspitzengefühl.

Vor dem ersten Start

Nachdem alle Bauteile im Gehäuse und die Schlauchverbindungen hergestellt worden sind, kann die Wasserkühlung befüllt und der PC anschließend gestartet werden. Als Hilfsmittel wird hierfür mindestens ein Überbrückungsstecker für das Netzteil vorausgesetzt - denn so lange nicht gewährleistet ist, dass die Kühlung dicht ist, darf die PC-Hardware unter keinen Umständen mit Strom versorgt werden.

Alle Arbeiten müssen also mit abgesteckten Stromkabeln und vom Strom getrenntem Netzteil durchgeführt werden. Für die Überprüfung auf Dichtheit bietet es sich außerdem an, Küchentücher unter jeden Anschluss zu legen, sodass eventuell austretende Flüssigkeit aufgefangen wird, bevor sie die Hardware durchnässt. Sollte dennoch einmal Wasser auf ein Bauteil tropfen, ist dies immer noch harmlos - solange kein Strom anliegt und das Bauteil vollständig getrocknet wird, bevor es wieder in Betrieb genommen wird.

Befüllen, entlüften und endlich starten

Mit einem Überbrückungsstecker für das Netzteil wird ein angeschlossenes Mainboard simuliert, so dass das Netzteil arbeitet, obwohl keine Hardware angeschlossen ist. Dies wird benötigt, um die Pumpe während des Befüllens mit Strom zu versorgen. Dazu darf ausschließlich die Pumpe am Netzteil angeschlossen werden. Noch einfacher kann man sich das Leben mit einem 12V-Netzteil oder einem entsprechenden Akku machen, um die Pumpe ohne das Netzteil betreiben zu können.

Große Öffnungen helfen beim Befüllen
Große Öffnungen helfen beim Befüllen

Die Pumpe darf erst angeschaltet werden, wenn der davor angebrachte Ausgleichsbehälter befüllt worden ist: Trockenlaufen muss vermieden werden, andernfalls kann die Pumpe beschädigt werden. Mit einem kurzen Start der Pumpe wird das Reservoir leergepumpt, anschließend muss die Pumpe sofort wieder ausgeschaltet werden. Dieses Spiel wird so lange wiederholt, bis der Kreislauf befüllt ist – dann darf die Pumpe im Dauerbetrieb laufen.

Nun sollten alle Anschlüsse auf Dichtheit überprüft und das System entlüftet werden. Nach der ersten Befüllung befinden sich nämlich vor allem in Radiatoren noch Luftblasen, die ins Reservoir und damit aus dem Kreislauf befördert werden wollen. Der Prozess geht besser, je stärker die Pumpe ist, und kann durch das Neigen des Gehäuses in verschiedene Richtungen beschleunigt werden – bevor mit dem Kippen begonnen wird, muss der Ausgleichsbehälter aber geschlossen werden!

Der große Moment

Sobald der Kreislauf für dicht befunden und einigermaßen entlüftet wurde (eine absolute Entlüftung ist vor allem in großen Kreisläufen kaum möglich), kann der PC schließlich mit Strom versorgt und gestartet werden. Sofern die Pumpe bis zu diesem Punkt mit einer separaten Stromquelle versorgt wurde, muss diese natürlich noch umgesteckt werden.

Optimierung ist fast immer möglich

Die bisherigen Abschnitte haben sich auf die Hardware der Wasserkühlung beschränkt. Doch rein mit dem Kauf dieser Komponenten ist noch keine perfekte Kühlung gewährleistet: Nur mit einer sinnvollen Regelung von Pumpe und Lüftern ist die Wasserkühlung leise und bei Bedarf leistungsstark.

Eine gute Steuerung macht das System im Leerlauf leise
Eine gute Steuerung macht das System im Leerlauf leise

Die Regelung der Pumpe ist dabei einfach: Sie muss lediglich nach dem Befüllen und Entlüften des Kühlkreises auf eine Einstellung fixiert werden – fertig. Eine mit Wasser- oder CPU-Temperatur variierende Pumpendrehzahl bringt kaum Vorteile, da die Kühlleistung nur geringfügig durch steigende Durchflusswerte verbessert wird. Die Pumpe kann also getrost angenehm leise gedrosselt arbeiten – selbst mit nur 30 l/h wird die Kühlleistung nicht wesentlich negativ beeinflusst.

Durchfluss und Kreislauf-Reihenfolge

Auch wenn die Verschlauchung nach Belieben erfolgen kann und kein hoher Durchfluss für eine ordentliche Kühlleistung notwendig ist, sollte bei niedrigem Durchfluss ein bestimmtes Schema verfolgt werden. So wie in jedem Kühlkörper das Wasser leicht erwärmt wird, wird es in jedem Radiator wieder abgekühlt. Je niedriger der Durchfluss ist, desto höher fallen diese Differenzen aus. Die übertaktete CPU im ComputerBase-Testsystem sorgt etwa bei 25 l/h bereits für eine Aufwärmung um 4 Kelvin beim Durchfließen des CPU-Kühlkörpers – bei hohen 150 l/h ist es nur noch etwa 1 Kelvin.

Zwischen GPU und VRMs/CPU ist nur ein 120er – die CPU erhält leicht vorgewärmtes Wasser
Zwischen GPU und VRMs/CPU ist nur ein 120er – die CPU erhält leicht vorgewärmtes Wasser

Daher ist es bei niedrigem Durchfluss sinnvoll, abwechselnd nach einem Kühlkörper einen Radiator folgen zu lassen, um die maximalen Temperaturdifferenzen im Kreislauf zu reduzieren – vor allem in Systemen mit mehreren Grafikkarten und Prozessoren mit hoher Abwärme. Diese Methode sollte dem parallelen Verschlauchen mehrerer Kühlkörper vorgezogen werden: Das Wasser nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands – für den Parallelbetrieb werden also baugleiche Kühlkörper vorausgesetzt. Doch selbst dann kann es durch Ablagerungen in einem der Kühler dazu kommen, dass hauptsächlich nur noch ein Kühlblock durchströmt wird. Im zweiten Kühlkörper kann der Durchfluss nahezu zum Erliegen kommen, so dass die Kühlleistung einbricht.

Lüftersteuerung am besten anhand der Wassertemperatur

Lüfterdrehzahlen sollten variabel ausfallen: Im Leerlauf angenehm leise, unter Last gerade so schnell, um die angestrebte Wassertemperatur halten zu können. Manche Mainboards können für diese Regelung genutzt werden, da sie über einen Temperatursensor-Eingang verfügen – ein Sensor, der die Wassertemperatur ausliest, kann hier angeschlossen und eine passende Lüfterkurve im Bios definiert werden.

Bei einer Wasserkühlung mit externem Radiator sollte nicht vergessen werden, im PC-Gehäuse noch Lüfter einzusetzen: Die Wasserkühlung kühlt nur Bauteile, die mit Kühlblöcken ausgestattet sind – passive Kühler auf dem Mainboard oder auf Erweiterungskarten sollten aber durch einen steten Luftstrom durchs Gehäuse unterstützt werden.

Sensorik und separate Steuerung sind kein Muss, aber hilfreich

Sofern das Mainboard nur die Regelung nach der CPU-Temperatur erlaubt, kann damit gearbeitet werden – oder aber auf eine separate Lüftersteuerung mit eleganterer Lüfterkurve zurückgegriffen werden. Das Aquaero von Aqua Computer stellt in diesem Bereich die Referenz dar: Eine 4-Kanal-Lüftersteuerung mit USB-Anschluss und ausgereifter Software, die diverse zusätzliche Sensoren verwalten kann. So kann ein Aquaero mit bis zu acht Temperatursensoren bestückt werden und einen Durchflusssensor verwalten. Es erlaubt die freie Einstellung von Lüfterkurven sowie On-Screen-Displays zur Überwachung und kann dank Alarmfunktionen zur Notabschaltung des Systems genutzt werden, falls etwa die Pumpe ausfallen sollte.

Der günstigste Einstieg in diese Steuerung stellt das Aquaero 5 LT dar, welches für knapp 60 Euro erhältlich ist. Für 100 Euro gibt es das modernere Aquaero 6 LT, das alle vier Lüfterkanäle mit PWM ansteuern kann – das Aquaero 5 beherrscht dies nur auf einem Kanal, die anderen werden über Spannungsreduzierung gedrosselt, was bei mehreren Lüftern je Kanal einen Kühler voraussetzt. Um das volle Potenzial der Steuerung auszuschöpfen, können Temperatursensoren für G1/4"-Anschlüsse zur Messung der Wassertemperatur sowie ein passender Durchflusssensor angeschlossen werden.

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