Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- Einleitung
- Erklärung Peltier Element
- Active Cool
- Montage
- weitere Bilder
- techn. Daten der Kühleinheit
- Verbrauch pro 100mm² diverser CPUs
- Testsystem
- Tests
- Vergleich mit anderen Kühlern
- Fazit
- Link zu anderen Tests
Vorwort
Ich möchte euch noch kurz erzählen, wie es dazu kommt, dass ich diese Kühler teste.
Es war Mitte 2021, als ich durch Zufall auf einen Kühler aufmerksam wurde. Sein Kühlkonzept weicht von allem ab, was ich bisher kannte. Einerseits ist er ein Luftkühler, andererseits setzt er auf eine Flüssigkeit und eine natürliche Pumpe zur Umwälzung dieser. Lässt man ihn passiv, ohne Lüfter arbeiten gibt es keine beweglichen Teile an ihm.
Die Rede ist vom SilentFlux, der auf den Stoff R134a setzt, der vor allem in Klimaanlagen eingesetzt wird und die „Pumpe“ ist die Blasenpumpe innerhalb dieses Kältemittels.
Damit war meine Neugierde geweckt und ich erinnerte mich an Kühler Konzepte, wie das hier getestete Peltier Element.
Doch zuerst stieß ich bei YouTube auf den Sunon Waturbo, die kleinste AiO der Welt. Nach kurzer Rücksprache mit einem Foren Mitglied wurde dieser bestellt, bewundert und getestet.
Wer packt auch eine Flüssigkeit in einen Kühler, der dieselbe Größe aufweist, wie herkömmliche Boxed Kühler? Sunon war’s.
Der dritte im Bunde wurde der Thermalright IFX-14 mit IFX-10 Backplatte Kühler. Ein Koloss von Kühler, der überhaupt nicht wusste, was er auf meiner schmächtigen Quad Core CPU sollte.
Danke an @AgentPaine für die günstige Überlassung.
Für weitere Betrachtungen verweise ich auf das Ende dieses Artikels, da sind die Kühlertests aufgeführt:
interner Link
Als letztes fehlte mir aber noch ein Kühler mit Peltier Element. Diese sind manchmal wie Goldstaub aber auch hier fand sich ein Händler, der es als NOS – new old stock – anbot.
World Wide Web – es kann auch ein Segen sein.
Warum Standard testen, wenn kurioses doch so viel interessanter ist
Einleitung
So, oder so ähnlich muss man sich mit einer Peltier-Kühlung fühlen.
Während die Pentium 4 und auch Athlon XP immer Stromhungriger wurden, stagnierte die Kühlerentwicklung.
Aluminium war das vorherrschende Element und Kupfer zog nur langsam in den Ring der Kühlermaterialien ein. Wobei es bei dem Palomino nur als Bodenplatte genutzt wurde, um die Hitze des DIE besser verteilen zu können. Der Rest war immer noch schnödes Alu. Und das nicht mal ansatzweise so filigran wie heute.
Bild: Sockel 478 – Sockel 775 - XBox Kühler
Doch die Experimentierlust der Hersteller wurde geweckt.
Lüftersteuerungen für den 5,25“ Schacht wurden designt, genauso wie Radiallüfter, die gegenüber den Axiallüftern keinen Totpunkt aufwiesen. Nachteil war die gut erhöhte Lautstärke. Aber damals galt Silent noch nicht wie unser heutiges Silent.
Der größte Fehlgriff war die nVidia GeForce 5800/Ultra, die man am besten mit Kopfhörer + Ohrschutz zu ertragen hatte.
Langsam blühten die ersten Heatpipes im CPU- und GPU-Bereich auf und auch Vollkupfer gab es hier und da.
Allen gemein ist aber, dass die Raumtemperatur das Minimum darstellt, eher weit darüber, hier kommt das Peltier Element ins Spiel
Was ist ein Peltier Element
Entdeckt wurde der Effekt von dem französischen Physiker Jean Peltier (1785 - 1845). Es handelt sich hierbei um einen elektrothermischen Wandler.
Vereinfacht gesagt ist es eine Keramikplatte aus Aluminiumoxid, auf der Halbleiter montiert sind, an denen wiederum eine Spannung angelegt wird. Dadurch entsteht eine kalte und eine warme Zone, wodurch man unter die Raumtemperatur oder zumindest in diesen Bereich gelangen kann.
Für CPUs ist das optimal, schließlich werden so geringere Temperaturen erreicht, die noch einiges an OC Potential freischalten.
Das Elektron wandert von + nach - . Wenn es jetzt vom n Leiter in den p Leiter wechselt, nimmt es Energie auf, was zu einer Abkühlung führt. Wechselt es jetzt von p zu n gibt es diese Energie wieder ab, in Form von Hitze.
Sprich, es pumpt die Energie von der einen Fläche, zur anderen.
Möglich wird dieser Effekt nur dadurch, da die beiden Halbleiter nicht das selbe Energieniveau haben, der p Leiter ist energiereicher als der n Leiter. Wenn das Elektron nun von n zu p wechselt, muss es Energie aufnehmen, um diesen Wechsel vollziehen zu können. Umgekehrt, von p zu n muss es Energie abgeben, um auf das Energielevel des n Leiter zu kommen.
Diese Energie spüren wir in Form von Wärme oder Kälte.
Den meisten wird es durch Kühlboxen ein Begriff sein.
Oder in der Raumfahrt, wo der Effekt umgekehrt läuft und bekannt ist, unter dem Begriff Seebeck Effekt (dann thermoelektrischer Effekt). Durch die Temperaturdifferenz, z.B. durch eine Radionuklidbatterie, wird eine Spannung erzeugt. Die Batterie gibt Hitze an das Peltier Element ab und auf der anderen Seite wird es so weit wie möglich gekühlt.
Allen Einsatzgebieten gemein ist ein geringer Wirkungsgrad des Elements. Bei der Kühlung kommt noch hinzu, dass man nicht nur die Wärme der CPU abführen muss, sondern auch noch die Energie, die dieses zur Erzeugung der Temperaturdifferenz benötigt. So werden bei einer 65W CPU schnell 130W an Wärme abgeführt werden müssen. Man rechnet pro abgeführter Leistung ungefähr das 1,0 - 1,5 fache an elektrischer Leistungsaufnahme für das Peltier Element.
Die maximale Temperatur Differenz beträgt, laut diverser Quellen, ca. 70 Kelvin.
Sollte die Temperatur auch unter die Raumtemperatur fallen, kommt es zur Kondensation von Flüssigkeit. Und wie wir wissen: Elektrizität und Feuchtigkeit vertragen sich nicht wirklich.
Das und die Tatsache, dass Heatpipes einfach effizienter sind, führte dazu, dass man diese Kühlmethode so gut wie nie im Consumer Bereich sah und sieht.
Trotzdem wurde mit dieser Methode versucht, die Hitzköpfe Pentium 4, Athlon XP und Athlon 64 zu kühlen.
Zur Erinnerung: wir reden immer noch vom Jahrgang 2004 - 2005. So was wie eine AiO… wird knapp.
Um den Palomino (Athlon XP 1500+ bis 2100+) zu kühlen brauchte es mittlerweile eine Kupferbodenplatte an den Kühlkörpern, der DIE lag offen, ohne IHS, dessen Funktion der Wärmeverteilung, durch das Kupfer übernommen wurde. Und der P 4 brauchte auch ein etwas größeres Kühlkonstrukt.
Pro mm² gaben die CPUs mehr Hitze ab als eine Herdplatte und auch Kernreaktoren waren nicht mehr weit entfernt!
Quelle: Los Alamos National Laboratory (LA-UR-05-0936) (bearbeitet andi_sco)
Hier trat Active Cool auf den Plan
Die Israelis entwarfen einen Kühler mit Kupfer, Aluminium, Peltier Element und Mikroprozessorgesteuerter Control Unit (CU). Diese beinhaltet eine Temperaturüberwachung für die Umgebungsluft, Stichwort Kondensat, Stromversorgung des Kühlers und Peltier Elements, LEDs zur Kontrolle des Betriebszustandes und Jumper oder Schalter zur Einstellung der Betriebsmodi.
Es existieren insgesamt drei Varianten. Zweimal mit der CU in einem PCI-Slot (ohne e) und eine dritte mit 5,25“ Unit für einen Laufwerksschacht.
Der Kühler ist aus Kupfer mit Aluminiumlamellen und die Luft wird mit Hilfe eines 70mm Lüfters umgewälzt.
Damit die Hitze des Peltier Element und des Kühlers nicht auf das Board strahlt, ist die Bodenplatte des Systems relativ groß. Hier ist auch einer der zwei Temperatur Sensoren verbaut.
Die erste PCI-Einheit, AC4G-B, kommt als unverkleidete Platine daher, mit einem Schalter am Slotblech für drei Betriebsmodi: Extra-quiet -> Cool -> Extra-cool.
AC4G nennt sich die zweite Einheit, welche mit einer Kunststoffverkleidung versehen ist. Zwei Betriebsmodi stehen zur Auswahl, die über einen Jumper gewählt werden. Das besondere hier, ist die Stromversorgung über das 230V Netz, es wird also nicht das Netzteil genutzt.
Die dritte Einheit, AC4G-D verfügt über eine CU für den 5,25“ Einbauschacht. Diese verfügt über zwei USB-Ports, ein Display und einen Wahlmodus Schalter für Silent oder Cool.
Auf dem Display werden die Lüfterstufe und die Temperatur der Bodenplatte angezeigt.
Im Gegensatz zu der Anleitung von deren Homepage, verfügt diese Einheit über einen 3-Pin Anschluss, für entsprechende Lüfter.
Wie im Test von @Felix# angemerkt, wird das Drehzahl Signal für das Mainboard nur simuliert und muss nicht der anliegenden Drehzahl entsprechen. Das entsprechende Kabel führt nicht vom Lüfter zum Mainboard, sondern von der CU zu diesem.
Quelle: http://activecool.com/technotes/HowItWorks.html
siehe Gelbes Kabel für die Drehzahlüberwachung
Kleines Gimmick: der Active Cool Schriftzug auf dem Aufkleber
Die vier Röhrchen sind tatsächlich keine Heatpipes,
sondern dienen der Stabilisierung der Aluminiumlamellen innerhalb des Kupfer Korpus.
Variante 3
Persönlich hatte ich mich für die Letzt genannte Variante entschieden. Lieferbar sind alle drei über den Händler.
5,25“ Einschub, mit LCD, Modus Wahl und 2x USB 2.0
Montage
Die Montage erfolgt relativ einfach. In einem 5,25“ Schacht findet die CU ihren Platz und der Kühler wird einfach auf dem Prozessor aufgesetzt und mit der Schnellverriegelung arretiert.
Zum Befestigen der Unit muss man die mitgelieferten Schrauben nutzen, da für sonst genutzte Laufwerksschrauben keine Gewinde vorhanden sind.
Dazu ein 4 Pin Molex vom Netzteil an die CU und das Kabel vom Kühler wird hier ebenfalls angeschlossen. Zum Schluss kommt noch ein einzelner 3 Pin-Stecker, nur mit einem gelben Kabel versehen, an den CPU FAN Anschluss auf dem Mainboard. Dieser sorgt dafür, dass das Mainboard die Drehzahl auslesen kann.
Control Unit
An der CU lassen sich ebenfalls Lüfter anschließen. Dadurch wird das gesamte Lüfter-System über diese Einheit gesteuert. Nachteilig ist, dass dafür nur ein 3 Pin-Anschluss vorhanden ist, man also hauptsächlich auf den 4 Pin Molex angewiesen ist, der schon damals im Daisy Chain möglich war.
Da hier ein Mikroprozessor vorhanden ist, stellt zumindest die Regelung kein Problem dar.
Um die CU zu kühlen, habe ich einen 80mm Lüfter schwebend über ihr verbaut, besser gesagt, mit Kabelbindern befestigt. Nötig ist dies, laut Active Cool nicht.
Da die Temperaturmessung über die CU hier durch benachteiligt wird, ist der Lüfter mittlerweile abgeklemmt.
CU mit 80mm Lüfter
Core 2 Quad Testsystem
weitere Bilder
Pentium 4 Willamette - Celeron Sockel 1155 - AMD Athlon XP 2600+
Mit zusätzlicher Lüftersteuerung, inklusive drei Temperatursensoren
Technische Daten der Kühleinheit
Umgedrehter Kühler in der Nahansicht, man beachte die Bodenplatte
Vergleich diverser CPUs, mit Hauptaugenmerk auf die TDP
W/100mm² als ansteigendes Diagramm
TDP der CPUs, als ansteigendes Diagramm
Testsystem
Warum kein Sockel 478 System mit Pentium 4 oder Celeron?
Da kein Pentium 4 System zur Verfügung stand, wurde das übliche Sockel 775 Testsystem genutzt. Dieses kam bereits bei dem vorherigen Kühler sowie Grafikarten Tests zum Einsatz. Für die Kompatibilität zwischen Kühler und Board sorgte ein Adapter, einer unbekannten Firma.
Die Tests
Diese verliefen unspektakulär, ohne Probleme oder Auffälligkeiten. Weder Prime95 in Verbindung mit dem Furmark konnten das System aus der Ruhe bringen. Noch mehrere Durchläufe des 3DMark.
Folgende Tests wurden genutzt:
- Prime95 + Furmark (Quiet + Cool)
- Prime95 (Quiet + Cool)
- 3DMark 06 (Quiet)
- YouTube (Quiet)
- 4K 60 FPS
- FullHD 60 FPS
- FullHD 30 FPS
Und während man die Konkurrenz in Form des Sunon Waturbo und anderer günstiger Kühler schlägt, beißt man sich am Thermalright IFX-14 die Zähne aus. Dieser spielt aber in einer anderen (Größen-)Klasse.
Aber auch das gut durchdachte BTX System kommt nicht in die Nähe des AC4G, hier muss man aber ganz klar den wesentlich niedrigeren Geräuschpegel beachten.
Leider kann ein direkter Vergleich dieser Kühler nicht erfolgen, da die Raumtemperaturen nicht exakt gleich waren. Einen Überblick verschafft es einem trotzdem.
AC4G-D gegen den Thermalright IFX-14 mit IFX-10
Vergleich mit anderen Kühlern
Fazit
Und wie fällt dieses aus? Durchwachsen. Einerseits ist auch dieses Konzept interessant und mag den einen oder anderen Leser neugierig werden. Aber wegen der Lautstärke und dem erhöhten Energiebedarf sind gewöhnliche Tower Kühler für Sockel 775 einfach vorzuziehen.
Beim Sockel 478 mag es sich wieder mehr Richtung AC4G verschieben.
Webseite: http://activecool.com/ - diese ist, Stand 15.03.2023, immer noch erreichbar
Und was ist mit einer richtigen AiO aus dieser Zeit?
Wer weiß, was die Zeit bringt…
Links
SilentFlux - High Tech Made in Denmark
Sunon Waturbo - "AiO" für den Sockel 775
Thermaltake IFX-14 - mit HR10 Zusatzkühler
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