Testsystem und Methodik: So testet die Redaktion Prozessorkühler seit Mai 2021

ComputerBase testet Luftkühler und AiO-Wasserkühlungen für Prozessoren mittels eines umfangreichen standardisierten Protokolls, das jetzt neu aufgelegt wurde. Alle Details zur verwendeten Hard- und Software sowie zum Messablauf werden in diesem Artikel zusammengefasst.

System auf AM4-Basis

Luftkühler für Prozessoren werden von ComputerBase mit einem Standardsystem getestet, um das Kühlvermögen der CPU-Kühler in einem für die Leser relevanten Kontext zu ermöglichen. Zum Einsatz kommt als Nachfolger des Ryzen 7 1700X (95 Watt) ab sofort AMD Ryzen 9 5950X (Test) mit 105 Watt, der zwar aufgrund seiner kleinen Fertigungsgröße eine hohe Wärmedichte erzeugt, diese aber auf zwei einzelne CPU-Chiplets aufteilt und damit einen sinnvollen Vergleich verschiedener Kühlerklassen und Kühlergrößen erlaubt. Wie der Artikel CPU-Kühler für Ryzen 5000 im Test: Kühler für 30 bis 200 Euro treffen 5800X und 5950X gezeigt hat, liegen die erzielten Temperaturen generell niedriger als mit dem 105-Watt-Prozessor Ryzen 7 5800X mit nur einem Die, die Reihenfolge der Kühler ist aber dieselbe.

Ein geräumiges Gehäuse für große Kühler

Auf dem Asus VII Crosshair Hero WiFi stehen dem neuen Ryzen-Prozessor 16 GByte DDR4-RAM zur Seite. Die Asus Radeon R9 285 Strix sorgt für die notwendige Bildausgabe, was in den rein CPU-lastigen Szenarien dank im Leerlauf stillstehender Ventilatoren ohne störende Lüftergeräusche erfolgt. Dieses Testsystem findet in einem Thermaltake F51 Suppressor Platz, welches Prozessorkühler bis zu einer Höhe von über 180 mm aufnimmt – genug Freiraum für alle gängigen Tower-Kühler.

Komponente	Typenbezeichnung
Prozessor	AMD Ryzen 9 5950X, 2,75 GHz bei 1,00 Volt und 3,20 GHz bei 1,15 Volt
Mainboard	Asus Crosshair VII Hero WiFi
Arbeitsspeicher	2 × 8 GB G.Skill FlareX DDR4-3200
Grafikkarte	Asus R9 285 Strix (semipassiv)
Massenspeicher (SSD)	Crucial BX100 500 GB
Netzteil	be quiet! Dark Power Pro 11 850 Watt
Gehäuse	Thermaltake F51 Suppressor
Lüftersteuerung	Aqua Computer Aquaero 6 LT

Zur Belüftung des Gehäuses werden drei Ventilatoren mit 140 mm Rahmenbreite eingesetzt. Zwei Lüfter sind in der Front montiert und saugen Frischluft in das Gehäuse. Der dritte Lüfter sitzt im Heck an der I/O-Blende und befördert Abwärme aus dem System. Die Ventilatoren werden für Kühlertests mit 800 U/min betrieben, was einen moderaten Luftstrom erzeugt, der einen Hitzestau verhindert, ohne für übertriebene Lärmentwicklung zu sorgen.

Messungen mit Serien- und Referenzlüftern

CPU-Kühler sowie Radiatoren von AiO-Kühlungen werden sowohl mit den mitgelieferten Lüftern als auch mit Referenzlüftern getestet. Um das volle Kühlpotenzial der Kandidaten zu beurteilen, wird eine Messung bei maximal möglicher Lüfterdrehzahl durchgeführt. Je nach Drehzahlspanne wird bei wenigstens einer und meistens noch bei weiteren Stufen die Kühlleistung ermittelt.

CPU-Towerkühler werden dabei (sofern möglich) mit einer Luftstromrichtung zur I/O-Blende des Mainboards hin ausgerichtet. Die Radiatoren von AiO-Wasserkühlungen landen im Gehäusedeckel. Lüfter werden in der „Push“-Konfiguration verbaut und drücken Luft durch die Lamellen des Radiators nach oben und damit nach außen aus dem Gehäuse. Als Wärmeleitpaste wird die beiliegende oder im Voraus aufgetragene Paste der Kühllösungen genutzt. Sofern Nachtests durchgeführt werden oder keine Paste beiliegt, wird auf Arctic MX-4 zurückgegriffen.

Ventilatoren von Noctua dienen als Referenzlüfter, wobei je nach Möglichkeit NF-A12x25, NF-A14 oder NF-A15 verwendet werden. Messungen mit Referenzlüftern werden abhängig vom jeweiligen Referenzlüfter bei mehreren Drehzahlstufen durchgeführt.

Ablauf der Messungen

Die CPU wird mit der Software Prime95 v30.3 (Einstellung: 12K in-place FFTs) belastet, damit die Kühlung durch die Nutzung aller 32 logischen Kerne gefordert wird. Messungen werden nach einer Aufwärmphase von 30 Minuten durchgeführt. Als Messwert dient das anschließend über fünf Minuten ermittelte arithmetische Mittel der CPU-Temperatur sowie der Raumtemperatur. Resultate werden als Temperaturdifferenz in Kelvin zwischen CPU- und Raumtemperatur angegeben. Sollen die Ergebnisse übertragen werden, muss zur Temperatur im eigenen Zuhause lediglich die im Test ermittelte Temperaturdifferenz addiert werden, um die CPU-Temperatur in Grad Celsius zu erhalten.

Die Raumtemperatur wird mit einem Aquaero 6 LT von Aqua Computer mittels eines Foliensensors gemessen. Als CPU-Temperatur dient Tctl. Die Werte sämtlicher Sensoren werden mit der Software HWiNFO64 ausgelesen. Alle Temperaturmessungen werden bei geschlossenem Gehäuse durchgeführt.

Schallpegelmessungen werden mit einem Voltcraft SL-100 durchgeführt. Um den Schalldruckpegel der Kühlungen unabhängig von den Gehäuselüftern beurteilen zu können, werden die Testkandidaten bei abgeschalteten Gehäuselüftern und offener Seitenwand gemessen. Das Messgerät wird dazu lotrecht zum CPU-Kühler in 50 cm Abstand positioniert. Bei 33 dB(A) erreicht das Messintervall des Voltcraft SL-100 im Testraum die Empfindlichkeitsgrenze. Weniger als 33 dB(A) können nicht verlässlich reproduziert werden, sodass dieser Wert als Minimum dient.

Weitere Informationen zum Thema Kühlertests bietet der Artikel Kühlertest-Methodik: Nur auf den ersten Blick ist Kühlertesten einfach.

Standardfrequenzen und Übertaktung

Der Ryzen-Prozessor wird mit zwei Spannungs- und Taktprofilen betrieben, von denen eines bei ca. 95 Watt „CPU package power“ etwas weniger als die maximale Verlustleistung ab Werk markiert (Standard-Profil), wohingegen das OC-Profil bei etwa 140 Watt und damit über den Werkseinstellungen landet. Zur Fixierung von Spannung und Taktfrequenz wird das Tool AMD Ryzen Master eingesetzt, um durch automatische Regelungen bedingte Schwankungen zu verhindern. Für die Taktfrequenz im Standard-Profil von 2,75 GHz wird eine Spannung von 1,00 Volt angelegt. Der Energieverbrauch bei synthetischer Last steigt deutlich: Während das Testsystem im Leerlauf weniger als 60 Watt aus der Steckdose zieht, klettert dieser Wert unter Prime95-Belastung auf etwa 150 Watt.

Um potente Luftkühler und Wasserkühlungen an ihre Leistungsgrenze zu zwingen, werden zusätzliche Messungen bei übertakteter CPU durchgeführt. Dazu wird die Kernspannung auf 1,15 Volt sowie die Taktfrequenz auf 3,2 GHz erhöht – im Belastungstest verbraucht das gesamte System damit stolze 220 Watt. Als Schutz des Prozessors sowie der Spannungswandler des Mainboards vor übermäßiger thermischer Belastung werden Messungen abgebrochen, sofern die CPU 90 °C überschreitet.

Mit dem Artikel Mit Luft und Wasser: Sechs CPU-Kühler auf Ryzen 1000 & 5000 im Vergleich ist bereits der erste CPU-Kühler-Test mit neuem Testsytem auf ComputerBase erschienen.

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