Luft- & Wasserkühlung: Übersicht und Kaufberatung für jedermann 2/4

Thomas Böhm 121 Kommentare

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.

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