Hochleistungsnetzteile – Überdimensionierte Verschwender oder sinnvolle Investition?

soulpain

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Hochleistungsnetzteile – Überdimensionierte Verschwender oder sinnvolle Investition?
  1. Einleitung
  2. Theorieteil
  3. Praxisteil
  4. Aufbau von Hochleistungsnetzteilen
  5. Produktangebot und Kalkulation
  6. Fazit


Einleitung:

Schon lange versuchen die Hersteller mit besonders leistungsfähigen Netzteilen die Grenzen des bisher Möglichen zu überwinden oder gar weit hinter sich zu lassen, den Retailmarkt zu erobern und vor allem Enthusiasten einen zuverlässigen Stromversorger zu bieten.

Oder ist das alles nur Marketing um Kunden zu blenden und die Muskeln spielen zu lassen?

Sicherlich eine Frage, die schon so manchem in den Sinn gekommen sein dürfte. Selbstverständlich will ein Unternehmen vor allem Produkte produzieren, um einen Gewinn daraus zu erzielen, das soll keinesfalls untergehen. Angesichts von den bei Normalverbrauchern eher weniger verwendeten Systemen bestehend aus einem High End Grafikkartenverbund und übertakteten Quad Core Prozessoren kommen allerdings schnell Gerüchte zustande. Von übermäßig wattsaugenden und damit Abwärme produzierenden Ungetümen ist gar die rede, sollte man es wagen, diese in stromsparenden Systemen zu verwenden. Oder aber es wird schlicht und einfach hinterfragt, ob ein PC wirklich so viel an Strom verbraucht, um 1000W Netzteile und noch mehr zu rechtfertigen.



Theorieteil:

Doch gehen wir das ganze zunächst von der theoretischen Seite her an. Die primäre Aufgabe eines Netzteiles besteht darin, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und dieses an die einzelnen Komponenten weiterzugeben. Es wird zu jedem Zeitpunkt angestrebt, nur so viel aus der Steckdose zu ziehen, wie es für das jeweilige System relevant ist. So weit, so gut.

Jedoch geht eine oftmals deutlich messbare Menge an Watt bei diesem Vorgang auf dem langen Weg verloren. Primär ist dies nicht davon abhängig, wie viel Gesamtleistung ein Netzteil zu Stande bringen kann, sondern allgemein vom Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad bezeichnet allgemein die Nutzleistung im Verhältnis zur zugeführten Leistung. Das ganze lässt sich an einem einfachen Beispiel erklären. Geht man davon aus, dass die PSU (Power Supply Unit) aus dem Netz genau 100W zieht, während letztlich nur 80W bei dem PC ankommen, wäre der Wirkungsgrad damit immer noch bei respektablen 80%. Wobei die Effizienzkurve bei jeder Modellart individuell verläuft und je nach Last der Wirkungsgrad unterschiedlich ist. In diesem Fall gehen 20W verloren, wandeln sich in Wärme um und müssen vom Kühler abgeführt werden. Zu viele Verluste belasten also nicht nur den Geldbeutel selbst, sondern äußern sich in Verschleiß von hitzeempfindlichen Bauteilen. Das gilt prinzipiell für alle Leistungsklassen, egal ob 300W, 500W oder 1000W.



Da wie eben festgestellt der Wirkungsgrad nun mal vom Lastbereich abhängig ist, Abwärme und zudem hohe Auslastung einen gewissen Verschleiß mit sich bringen, muss das Netzteil ordnungsgemäß dimensioniert werden. Hierzu sollte aus genannten Gründen die Beanspruchung dauerhaft nicht über 80% betragen, die 50% Grenze sollte aber überschritten werden. Während ein aktuelles Mittelklassesystem bestehend aus einem Dual Core und einer entsprechenden GPU vielleicht mit einem 400W Netzteil zurecht kommt bei 250W realem Verbrauch, ist es weitaus schwieriger, den Gesamtverbrauch von SLI- oder Crossfiresystemen einzuschätzen. Genau an diesem Knackpunkt soll später im Praxisteil aber auch im folgenden Absatz angesetzt werden.


Die Internetpräsenz guru3d hat eine der wohl extremsten High End Systeme wie folgt mit Triple SLI, zu welchem Nvidia eine Vorgabe von minimal 1100W und 6x PCIe 6 pin Steckern macht, zusammengestelltt:

  • 3x XFX 8800 Ultra
  • nForce 680i SLI Mainboard
  • 2 GB Corsair Dominator
  • Core 2 Duo X6800 Extreme
  • Raid 0 Verbund

Das verwendete Sirtec High-Power 1200 Watt mit 90A Combined auf +12V zog dabei ganze 728 Watt aus dem Netz unter Last. Die Effizienz dürfte laut einigen Tests in dem Bereich ca. 83% ausweisen.
Somit werden etwa 604 Watt an die Komponenten real ausgegeben. Das heißt, es würden während des Umwandlungsprozesses 124 Watt verloren gehen.

Angesichts dessen mit Einbehaltung der geschätzten Werte und einem empfohlenen Lastbereich von unter 80%, aber über 50%, wäre ein 1000 Watt Netzteil keinesfalls ein Fehlgriff oder zumindest nicht überdimensioniert.


Hier kann sich des Weiteren herauskristallisieren, dass sich der Wirkungsgrad in diesen Dimensionen vom Wert gängiger Mittelklassenetzteile abheben müsste, um die Verlustleistung auf das selbe Niveau zu reduzieren. Bei 80% sind im Verbrauchsbereich 250W ein Verlust von 20% logischerweise nur halb so viel wie 20% Verlust bei 500W, die aus dem Netz gezogen werden. Folglich müsste der Wirkungsgrad 90% betragen, damit die Einbußen ebenfalls nur 50W betragen würden. Input und Output driften bei höherem Verbrauch scherenförmig auseinander.


Zur Orientierung kann man sich nochmals an das CB Testsystem halten.


Praxisteil:


Aber da die theoretische Berechnung in dem Fall nicht unbedingt den Praxiswert widerspiegeln kann, wollen auch wir es uns nicht nehmen lassen, ein ebenfalls performantes Crossfire System mit der ziemlich präzisen Kenntnis des Wirkungsgrades und dem genauen Wattwert am Netzteileingang zu testen um festzustellen, wieviel es verbraucht.

Hierbei einen großen Dank an STFU-Sucker, der seinen privaten Rechner als Testsystem zur Verfügung gestellt und sich einige Zeit mit dem Ermitteln des Verbrauches beschäftigt hat.
Weiterhin wurde hier die Option wahrgenommen, CPU als auch GPU zu Übertakten, der Unterschied war dabei beeindruckend:


  • Q6600@default/3,4GHz
  • Asus Maximus Formula
  • 4x 1GB Mushkin XP2-8500
  • 2x HD2900Pro 1024MB@default HD2900XT 1024MB Bios
  • 2x Raptor WD360GD
  • 1x WD2500JD
  • 1x WD5000AAKS
  • 4x 120mm Lüfter
  • 5x 92mm Lüfter
  • Aquacomputer Aquaero Lüftersteuerung/Wasserkühlungsüberwachung
  • Laing DDC1 Pro Wasserpumpe


Beim verwendeten Netzteil handelt es sich um ein SilverStone Strider ST85F mit 850W Gesamtleistung und 80 Plus Zertifizierung.


Folgende Werte wurden beim Standardtakt erreicht:

System Idle Start.....................................................329 Watt
System Idle 5 Minuten.............................................297 Watt
Quadprime........................................................391-399 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 1..........................525-529 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 2..........................520-542 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 3..........................536-591 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 4..........................518-527 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 3/All Disks defrag 531-592 Watt

Bei der Belastung mit Standardtakt und mit einer Effizienz von ca. 82% in dem Lastbereich dürften von den maximal gemessenen 592W etwa 485W ankommen, ein Verlust von immerhin 107W.

Folgende Werte wurden bei starkem Übertakten ( Quad @3,4GHz, 1,55V /GPUs 1,25V 850MHz) erreicht:

System Idle Start..............................385 Watt
System Idle 5 Minuten.......................361 Watt
3D Mark 06 Test 3......................731-763 Watt
Quadprime..................................586-603 Watt
Quadprime/3D Mark 06 Test 3....769-773 Watt


Bei der Belastung mit Erhöhung von Takt und Spannung sowie mit einer Effizienz von ca. 81% in dem Lastbereich dürften von den maximal gemessenen 773W etwa 626W ankommen, ein Verlust von immerhin 147W.

Bei starkem Übertakten kommt das System also in eine Region, die dem Triple SLI System mehr als ebenwürdig ist, ansonsten dürfte hier ein Netzteil ab 750W bereits Sinn machen.
Man möge sich das ganze bitte mal mit einem Quad Crossfire System vorstellen.


Aufbau von Hochleistungsnetzteilen:

Das Kühlungskonzept ist sicherlich teils ein anderes als bei Mittelklassenetzteilen. Nicht gerade selten werden schnell drehende 80mm Lüfter an der Netzteileingangsseite zusätzlich oder als einzige Belüftung positioniert. Dies hat den Hintergrund, dass komplexe Kühlrippen den Luftstrom von oben herab ablenken können, sodass dieser nicht in die wesentlichen Bereiche unterhalb vordringen könnte.

Auch vom generellen Aufbau und der Anordnung einzelner Elemente her unterscheiden sich Netzteile mit beispielsweise 1 KW.
Neben mehr Bauteilen wie 2 Hauptkondensatoren und gleichermaßen vielen Transformatoren fallen auch die Spulen deutlich größer aus um die hohe Ausgangsleistung bereitstellen zu können. Die Einbautiefe ist hinsichtlich dessen länger, auch wenn die Hersteller versuchen, das Layout möglichst komprimiert zu gestalten.
Weiterhin sollten sich die Bauteile auch qualitativ um einiges abheben, 105°C (Industrie-)Kondensatoren (Nippon Chemi-Con und Hitachi) dürfen nicht fehlen, zumindest sekundärseitig. Wo viele Kabelstränge verlötet sind, ist logischerweise kein guter Airflow möglich, weswegen thermische Puffer sinnvoll oder gar notwendig sind.
Aktives PFC zur effektiveren Blindleistungkompensation ist nahezu Standard genau wie ein Wirkungsgrad über 80%.

Aber ein einheitliches Design gibt es selbstverständlich auch dort nicht. Es gibt mehrere Wege, 1KW bereitstellen zu können. Manche gehen nach dem "Zwei in Eins" Prinzip vor, indem im Grunde zwei Netzteile integriert werden bis auf die einheitliche Eingangsfilterung (siehe unteres Bild). Andere wiederum verwenden ein gängiges Prinzip einfach mit mehr Bauteilen. Wieder andere können gerade so die Nennleistung erreichen oder eben nicht, weil die Platine für kleinere Leistungsbereiche gedacht war und einfach nur stärkere Kondensatoren, Spulen und ein Transformator verwendet werden.

Dieses grob schematische Schaubild zeigt den Aufbau eines möglichen 1000W Netzteils:

Produktangebot und Kalkulation:

High End PC 1:

  • 1x Q9450 (+Kühler)
  • 1x HD 4870 X2
  • 2x 2GB DDR2-800 RAM
  • 2x SATA-Festplatten
  • 1x Soundkarte
  • 1x DVD-Brenner
  • 2x USB-Geräte
  • 4x Gehäuselüfter
Verbrauch: Etwa 500W.
Hier rentiert es sich, ein Netzteil mit einer Leistungsfähigkeit von über 700W zu wählen. Man sollte weiterhin auf 1x 6-pin und 1x 8-pin PEG Anschlüsse achten.

High End PC 2:

  • 1x Q9450 (+Kühler)
  • 2x GTX 280
  • 2x 2GB DDR2-800 RAM
  • 2x SATA-Festplatten
  • 1x Soundkarte
  • 1x DVD-Brenner
  • 2x USB-Geräte
  • 1x Wasserkühlungsset inklusive Radiatoren

Verbrauch: Etwa 550W.
Hier rentiert es sich, ein Netzteil mit einer Leistungsfähigkeit von über 750W zu wählen. Man sollte weiterhin auf 2x 6-pin PEG und auf 2x 8-pin PEG Anschlüsse achten.


Für diesen beachtlichen Verbrauchsbereich sind Netzteile mit einer Gesamtleistung von deutlich über 500W bereits empfehlenswert und da ist es nicht verwunderlich, dass die Vielfalt an Modellen keineswegs ausgedünnt auf dem Retailmarkt ist. Folgende Produkte sind nur einige Beispiele davon.


Ab 700W:


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Coolermaster SilentPro 700W

silent700wqs3.png


+ Verarbeitung und Wertestabilität
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ leise
+ Kühlkonzept mit üppigen Kühlrippen



- keine 4 PEG Stecker



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SilverStone DA700W

da700wlo1.png


+ Verarbeitung und Wertestabilität
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ extrem leise



- Kabelmanagementsystem
- teuer
- keine 4 PEG Stecker (ab 750W Version)


Anmerkung: Lediglich die 700W und 800W Version der Serie verfügt aktuell über eine derart geringe Lautstärke dank modifizierter Steuerung und anderem Lüfter.

produktbild_mittel.gif

PC Power & Cooling Silencer 750W Quad Black

pc750wds3.png


+ Verarbeitung und Wertestabilität
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ sehr lange Garantiezeit


- Bei hoher Last hörbarer Lüfter
- leichte Schwäche auf +5V bei hoher Last


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Zalman ZM850-HP

zalman850wye6.png


+ Verarbeitung
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ Heatpipe-Kühlung
+ sehr leise


- Mainstream Performance
- recht teuer


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Antec Signature 850W

antec850wac5.png


+ Verarbeitung
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ interessantes dual-PCB Design


- teuer (Preis pendelt sich ein)
- Mainstream Performance
- Lautstärke ab 80%


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PC Power & Cooling Turbo-Cool 860W

pcpower860wuy2.jpg


+ herausragende Verarbeitung und Wertestabilität
+ extrem effizient
+ hochwertigste Bauteile (server-grade)
+ sehr lange Garantiezeit
+ unverwechselbares und einzigartiges Design
+ lange Kabelstränge


- sehr teuer
- hörbarer Lüfter


Ab 1000W:

corsair_2.jpg

Corsair HX 1000W

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+ Verarbeitung und äußerst konstante Stabilitätswerte
+ sehr gute (Feststoff-)Kondensatoren
+ lange Garantiezeit
+ Effizienz
+ günstig



- Lautstärke ab 80%



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OCZ EliteXStream 1000W

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+ Verarbeitung
+ gute Kondensatoren
+ Effizienz
+ günstig



- schlechte Performance


1kw.jpg

PC Power & Cooling Turbo-Cool 1000W

pc1000wbc0.png


+ Verarbeitung
+ gute Kondensatoren
+ unverwechselbares und einzigartiges Design
+ server-grade
+ sehr lange Garantiezeit


- sehr teuer
- extrem laut da schlechtes Kühlkonzept
- CWT hat das bessere 2x 500W Design



Fazit:

Gerade bei diesen nahezu gigantisch performanten PC Systemen ist die Wahl des Netzteils äußerst wichtig. Jedoch kann sich hier bestätigen lassen, dass zumindest mal 1000W Netzteile einen Sinn haben, bei jenen mit bis zu 2KW sei es mal zur Zeit dahingestellt. Gleichermaßen lässt sich ein interessantes Ergebnis zum Thema Verbrauch erstellen, was in folgendem Merksatz zusammengefasst wird:

Die hohe Leistungsfähigkeit eines Netzteils hat prinzipiell nichts mit dem Wattverlust zu tun. Der Verlust ergibt sich aus Effizienz und Verbrauch. Je höher der Verbrauch ist, desto höher sollte auch der Wirkungsgrad sein, um die Differenz zu kompensieren.


Bei sparsameren Systemen sorgen große Netzteile also keinesfalls zwangsläufig für einen höheren Wattverlust. Nur muss man beachten, dass unterhalb einer Auslastung von 20% der Wirkungsgrad stark abfällt und somit mindestens dieser Wert erreicht werden sollte. Weder sollte man es also bei der Wahl eines Stromversorgers übertreiben und sich blenden lassen, noch kann man deren Daseinsberechtigung in gewissen Gebieten anzweifeln und falsche Gerüchte in die Welt setzen bezüglich der angeblich höheren Watteinbußen durch ein starkes Netzteil.


Anmerkung: Da der Artikel nur zur Aufklärung dient, die Leute, die sich so ein System zusammenstellen meistens (hoffentlich) ohnehin wissen, welche Lösungen sie kaufen und diese Empfehlungen für Normalverbraucher eher nur einen Überblick zum Thema Verbrauch bietet, wird dieser neben der FAQ separat geführt. Auch, um eine direkte Diskussionsgrundlage zu bieten.
Die Angaben bezüglich Effizienz und der Produktdetails wurden diversen externen Tests entnommen.
 
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Schön schön aber könntest du das Schaubild etwas kleiner machen?
 
Klein genug?
 
Passt, danke. ;)
 
Wie im anderen Forum geschrieben bin ich der Kondensatorenwahl im Primärbereich bei Be Quiet abgeneigt. Vor allem beim pervers guten P/L der Konkurrenz (Antec).
Warten wir also ab, was mit der P7 Serie in jedem Sektor noch kommen wird.
 
Zuletzt bearbeitet:
Sehr guter Artikel!
 
Vielen Dank.

Wenn jemand noch Modelle kennt, die in diesem Bereich lohnenswert sind, immer her damit.
Am besten natürlich mit Tests.

STFU-Sucker war selbst ein wenig über den Verbrauch beim Übertakten überrascht, weil er das ganze auch schon höher bekommen hat.
 
so ein CF saugt halt strom vor allem die beiden Grakas, wär halt interessant zu wissen ob hier noch jemand so ein Stromverschwenderisches System sein eigen nennt weil ein zweiter vergleich kann nie schaden.
 
Update: Bei Seasonic und dem Antec 850W (nicht 1000W) ist der Lüfter nicht ganz so leise wie angenommen, jedoch noch absolut ok. Bei Seasonic dreht es auch erst ab 80% auf.

Edit: Ach ja, wenn bei anderen nichts zur Lautsärke steht heißt das nicht automatisch, dass sie unhörbar sind, nur dass sie im Verhältnis zu den anderen auf einem gute Niveau liegen. Bei manchem wie Akasa oder Antec 1000W sind sie aber schon wirklich angenehm.
 
Zuletzt bearbeitet:
Ach ne, aber nicht die Modelle in den entsprechenden Leistungslagen.
Bisher sind nur 450, 550 und 650W im Handel erhältlich.
Im Februar werden wieder Redakteure für die 2. Runde eingeladen.
 
hi
als erstmal großes lob! sehr schöner artikel!
was mich interessieren würde, ist, warum kein tagan netzteil dabei ist.hat das nen speziellen grund?
ich mein z. b. das hier is doch auch in dieser leitungsklasse angesiedelt: http://www.guenstiger.de/gt/main.asp?produkt=568171
find zwar keinen testbericht dazu aber vielleicht hat ja ein anderer user schon erfahrungen gemacht.

grüße fabi
 
Das kann ich gerne erklären:
Ähnlich wie bei Be Quiet werden nicht die besten Kondensatoren verbaut, wie des öfteren auf pc-experience festgestellt. Die haben auch den gleichen Hersteller, deshalb wundert es mich nicht.
Weiterhin gab es bei planet3dnow mal ein Tagan Netzteil der hohen Leistungsklasse, dass die angegebene Leistung einfach nicht geschafft hat.
Und die hier aufgeführten Netzteile schaffen größtenteils eine Belastung von 110%, festgestellt bei AnandTech durch die Chroma 8000.

In der Mittelklasse absolut in Ordnung, aber bei High End PCs will man denke ich auch High End Netzteile mit den allterbesten Bauteilen.
Außerdem ist das ja nur ein grober Überblick, wie im Text erwähnt ist der Markt sehr groß und das sind nur ein paar gute Beispiele.
 
das Corsair TX750W hat also keine Nachteile?

dann für den Anfang mal gleich zwei:

1. es ist unter Last sehr laut (wirklich leise ist es idle auch nicht)

2. es wird sehr warm
 
Die Temperaturen sind sehr knapp über der Spezifikation und führen wohl kaum zu bleibenden Schäden, fairerweise könnte ich es natürlich erwähnen, wenn ich es bei anderen auch getan habe.
 
Und was ist dann an den erhöhten Temperaturen so schlimm, wenn es keinerlei bleibende Schäden gibt?
Den Test kenne ich.

Es geht mir nur darum, konkrete Begründungen zu bekommen für Nachteile, nicht um das anzuzweifeln, sonst hätte ich es nicht mittlerweile aufgeführt.
 
Zuletzt bearbeitet:
ob es bleibende Schäden geben kann oder nicht, werden wir beide wohl kaum beurteilen können, ich masse mir das jedenfalls nicht an

Tatsache ist und bleibt, das diese Folie Schwachsinn und der Lüfter einfach nur Mist ist
 
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