Thomas B.
Captain
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- Juli 2014
- Beiträge
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Hallo liebe CB-Community,
vor mittlerweile zwei Monaten habe ich meine erste Wasserkühlung in Betrieb genommen. Da ich zuvor auf dem Gebiet ein absoluter Neuling war, habe ich mich natürlich im Internet eingelesen, um entscheiden zu können, was sinnvoll ist und welche Bauteile gut miteinander harmonieren.
Dabei ist eine der schwierigsten Entscheidungen die der Pumpe - welche soll es werden? Eine Frage, die mir als Neuling (wohl nicht als einzigem?
) besonders viel Kopfzerbrechen bereitet hat. Denn wie viel Durchfluss braucht man nun eigentlich, damit die Kühlung "ausreichend" funktioniert? Was ist "ausreichend"? Und wie viel Gewinn an Kühlleistung bekommt man durch mehr Durchfluss?
In den Tiefen des www geistert die Zahl 60 L/h durch diverse Foren, meist jedoch ohne mit konkreten Daten hinterlegt zu werden.
Um anderen Neueinsteigern bei dieser Frage zu helfen, habe ich eine Testreihe mit meinem System durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Durchfluss und Kühlleistung zu zeigen.
Genug Hintergrund und Theorie, hier kommen die Ergebnisse:
Links seht ihr die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen CPU und Raumtemperatur, rechts die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen GPU und Raumtemperatur. Bitte beachtet, dass ich die Y-Achsen nicht mit 0 anfangen lasse, da man sonst die Unterschiede nicht mehr wirklich sehen könnte!
Das Resultat ist relativ eindeutig - und wenig beeindruckend. Für die CPU, welche in meinem System als zweites Bauteil nach der GPU gekühlt wird, liegen zwischen Minimalwert (38 L/h) und Maximalwert (194 L/h) - das ist mehr als das 5fache! - gerade einmal 2,3 K. Für die Grafikkarte ist der Unterschied noch geringer, hier sorgt der 5fache Durchfluss lediglich für 0,6 K niedrigere Temperaturen.
Fazit
Für einen "kleinen" Kreislauf mit 2-3 Kühlkörpern spielt der Durchfluss keine große Rolle. Es spricht also nichts dagegen, seine Ohren (und seinen Geldbeutel) zu schonen und eine etwas schwächere oder gedrosselte Pumpe einzusetzen.
Und: 60 L/h sind mehr als ausreichend - 40 L/h reichen bereits problemlos aus.
Aus meinen Ergebnissen lässt sich andererseits aber auch ablesen, dass der Durchfluss wichtiger wird, je mehr (stark heizende) Bauteile nacheinander gekühlt werden sollen. Sofern ihr also plant, 4 Grafikkarten und eine CPU nacheinander in einem Kreislauf zu kühlen, könnte ein hoher Durchflusswert durchaus sinnvoll werden.
Ich hoffe, ich konnte euch mit diesem Test weiterhelfen. Ich kann gern noch weitere Messwerte hochladen bzw. Messungen wiederholen, wenn ihr noch etwas vermisst oder etwas an Methodik und Ergebnisinterpretation auszusetzen habt. Ich freu mich über jede konstruktive Kritik und Feedback!
vor mittlerweile zwei Monaten habe ich meine erste Wasserkühlung in Betrieb genommen. Da ich zuvor auf dem Gebiet ein absoluter Neuling war, habe ich mich natürlich im Internet eingelesen, um entscheiden zu können, was sinnvoll ist und welche Bauteile gut miteinander harmonieren.
Dabei ist eine der schwierigsten Entscheidungen die der Pumpe - welche soll es werden? Eine Frage, die mir als Neuling (wohl nicht als einzigem?
) besonders viel Kopfzerbrechen bereitet hat. Denn wie viel Durchfluss braucht man nun eigentlich, damit die Kühlung "ausreichend" funktioniert? Was ist "ausreichend"? Und wie viel Gewinn an Kühlleistung bekommt man durch mehr Durchfluss?In den Tiefen des www geistert die Zahl 60 L/h durch diverse Foren, meist jedoch ohne mit konkreten Daten hinterlegt zu werden.
Um anderen Neueinsteigern bei dieser Frage zu helfen, habe ich eine Testreihe mit meinem System durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Durchfluss und Kühlleistung zu zeigen.
Die folgende Liste entspricht der Reihenfolge der Komponenten im Kreislauf:
Pumpe: Laing DDC-1T+ PWM mit Aqualis DDC 150 ml (Top mit AGB)
GPU: GTX 980 @Stock (100 % Powerlimit) mit Aquacomputer kryographics
CPU: Intel Xeon E3 1230v3 @3,7 GHz @1,070 V mit Alphacool NexXxos XP3 Light v2
Radiator 1: Alphacool ST30 420 mit 3 Noctua NF-P14s Redux PWM (Push)
Durchflusssensor Aquacomputer "High Flow" für Aquaero
Radiator 2: Phobya G-Changer 280 v2 mit 4 Noctua NF-P14s Redux PWM (Push/Pull)
Temperatursensor Aquacomputer Innen-/Außengewinde G1/4 (entspricht dem kühlsten Punkt im System!)
Im System sind mehrere Winkel (4x 90°, 2x 45°) verbaut und als Schlauch verwende ich 11/8 mm PVC-Schlauch.
Zusätzlich ist ein Folientemperatursensor vor dem Intake des Phobya-Radis installiert, mit dem ich die Raumtemperatur messe.
Als Auswerte- und Regelsystem dient die Aquaero 5 von Aquacomputer.
Pumpe: Laing DDC-1T+ PWM mit Aqualis DDC 150 ml (Top mit AGB)
GPU: GTX 980 @Stock (100 % Powerlimit) mit Aquacomputer kryographics
CPU: Intel Xeon E3 1230v3 @3,7 GHz @1,070 V mit Alphacool NexXxos XP3 Light v2
Radiator 1: Alphacool ST30 420 mit 3 Noctua NF-P14s Redux PWM (Push)
Durchflusssensor Aquacomputer "High Flow" für Aquaero
Radiator 2: Phobya G-Changer 280 v2 mit 4 Noctua NF-P14s Redux PWM (Push/Pull)
Temperatursensor Aquacomputer Innen-/Außengewinde G1/4 (entspricht dem kühlsten Punkt im System!)
Im System sind mehrere Winkel (4x 90°, 2x 45°) verbaut und als Schlauch verwende ich 11/8 mm PVC-Schlauch.
Zusätzlich ist ein Folientemperatursensor vor dem Intake des Phobya-Radis installiert, mit dem ich die Raumtemperatur messe.
Als Auswerte- und Regelsystem dient die Aquaero 5 von Aquacomputer.
Vor Beginn der Messungen habe ich die Lüfter auf 800 rpm fixiert und den gewünschten Durchflusswert eingestellt. Die Lüfterdrehzahl war während aller Messungen konstant, der Durchfluss hat jedoch leicht geschwankt. Das liegt am Kühlmedium: Die Viskosität nimmt ab, wenn die Temperatur zunimmt. Der Durchfluss nimmt also leicht zu, wenn das Wasser aufgewärmt wird. Die Zunahme liegt aber im einstelligen Bereich (ca. 1-5 L/h mehr bei aufgewärmtem Wasser, wobei die Zunahme umso größer wird, je höher die Drehzahl der Pumpe ist).
Die Belastungstests des Systems habe ich mit 5 verschiedenen Durchflusswerten durchgeführt. Dazu habe ich als Minimal- und Maximalwerte die Pumpe via PWM-Anschluss meines Mainboards (ASRock H87 Performance CPU-Fan-Anschluss) auf 0 % Leistung bzw. 100 % Leistung eingestellt. Dies entspricht einem Durchfluss von 38 L/h bzw. 194 L/h. Die DDC-1T+ kann also ein sehr breites Spektrum an Durchflusswerten darstellen. Um noch mehr Messpunkte zu erhalten, habe ich als weitere Durchflusswerte 50 L/h, 75 L/h und 150 L/h getestet.
Last für die CPU wurde mit Prime95 v27.9 erzeugt. Als Einstellung habe ich smallFFTs gewählt, da das für die größte Hitzeentwicklung sorgt. Ich habe jedoch nur 7 Worker ausgewählt (von 8 möglichen bei meinem 4Kerner mit HT), um einen Thread zum Befeuern der GPU frei zu halten. Die GPU wurde mit Furmark V1.17.00 1280x720 voll ausgelastet.
Ab Start der Belastung von CPU und GPU habe ich begonnen, die Temperaturdifferenzen zwischen CPU und Wasser bzw. GPU und Wasser mit der Aquasuite zu protokollieren und habe davon den Durchschnittswert notiert (Maximalwerte habe ich auch notiert, die kann ich auf Wunsch gerne nachreichen).
Je nach etwa 20 min pro Messung hat die Wassertemperatur ihren Maximalwert erreicht. Von diesem Zeitpunkt an habe ich für weitere 5 Minuten die durchschnittliche Differenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur protokolliert (der Wert des Raumtemperatursensor schwankt meist um +- 0,2°C, weshalb hier ein Durchschnittswert sinnvoll ist, obwohl sich die Wassertemperatur nicht mehr ändert).
Als Messwerte gebe ich die Summe aus durchschnittlicher Temperaturdifferenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur sowie CPU- oder GPU- und Wassertemperatur an - das entspricht der Temperaturdifferenz zwischen zu kühlendem Bauteil und Raumtemperatur. Den Grund dafür erfahrt ihr im nächsten Absatz.
Die Belastungstests des Systems habe ich mit 5 verschiedenen Durchflusswerten durchgeführt. Dazu habe ich als Minimal- und Maximalwerte die Pumpe via PWM-Anschluss meines Mainboards (ASRock H87 Performance CPU-Fan-Anschluss) auf 0 % Leistung bzw. 100 % Leistung eingestellt. Dies entspricht einem Durchfluss von 38 L/h bzw. 194 L/h. Die DDC-1T+ kann also ein sehr breites Spektrum an Durchflusswerten darstellen. Um noch mehr Messpunkte zu erhalten, habe ich als weitere Durchflusswerte 50 L/h, 75 L/h und 150 L/h getestet.
Last für die CPU wurde mit Prime95 v27.9 erzeugt. Als Einstellung habe ich smallFFTs gewählt, da das für die größte Hitzeentwicklung sorgt. Ich habe jedoch nur 7 Worker ausgewählt (von 8 möglichen bei meinem 4Kerner mit HT), um einen Thread zum Befeuern der GPU frei zu halten. Die GPU wurde mit Furmark V1.17.00 1280x720 voll ausgelastet.
Ab Start der Belastung von CPU und GPU habe ich begonnen, die Temperaturdifferenzen zwischen CPU und Wasser bzw. GPU und Wasser mit der Aquasuite zu protokollieren und habe davon den Durchschnittswert notiert (Maximalwerte habe ich auch notiert, die kann ich auf Wunsch gerne nachreichen).
Je nach etwa 20 min pro Messung hat die Wassertemperatur ihren Maximalwert erreicht. Von diesem Zeitpunkt an habe ich für weitere 5 Minuten die durchschnittliche Differenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur protokolliert (der Wert des Raumtemperatursensor schwankt meist um +- 0,2°C, weshalb hier ein Durchschnittswert sinnvoll ist, obwohl sich die Wassertemperatur nicht mehr ändert).
Als Messwerte gebe ich die Summe aus durchschnittlicher Temperaturdifferenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur sowie CPU- oder GPU- und Wassertemperatur an - das entspricht der Temperaturdifferenz zwischen zu kühlendem Bauteil und Raumtemperatur. Den Grund dafür erfahrt ihr im nächsten Absatz.
Im Normalfall, also bei konstantem Durchfluss, gibt die Temperaturdifferenz zwischen zu kühlendem Bauteil und Wasser an, wie gut der Kühlkörper ist - je geringer diese Differenz, desto besser wird die Wärme ans Kühlmedium abgegeben. Verändert man jedoch den Durchfluss, verliert diese Temperaturdifferenz ihre Aussagekraft. Das liegt daran, dass das Wasser bei höherem Durchfluss weniger Zeit in den Radiatoren verbringt, bevor es wieder zu den Kühlkörpern befördert wird. Die logische Konsequenz ist, dass der Temperaturunterschied des Wassers vor den Radiatoren und nach den Radiatoren abnimmt (weniger Zeit zum Abkühlen) - für das Aufheizen des Wassers in den Kühlkörpern gilt natürlich dasselbe.
Die beiden Temperaturextrema vor Radiatoren (maximale Temperatur) und nach den Radiatoren (minimale Temperatur) sind folglich bei höherem Durchfluss sehr nahe an der durchschnittlichen Wassertemperatur. Bei geringerem Durchfluss hat das Wasser hingegen mehr Zeit, sich in den Kühlkörpern aufzuwärmen sowie, sich in den Radiatoren abzukühlen. Die Temperaturextrema sind also weiter von der durchschnittlichen Wassertemperatur entfernt.
Bezieht man nun die Temperatur eines Bauteils auf die Wassertemperatur an einem Fixpunkt (wie dem kühlsten Punkt im System), scheint die Kühlleistung des Kühlers zu schwanken, wenn man den Durchfluss ändert. Bei verringertem Durchfluss ist das Wasser an besagtem Fixpunkt kühler - also wird die Temperaturdifferenz zum zu kühlenden Bauteil größer: Der Kühler scheint schlechter zu sein. Umgekehrt nimmt die Temperaturdifferenz wie beschrieben ab, der Kühler scheint besser zu sein, wenn der Durchfluss größer wird: Der Grund ist die höhere Temperatur am Fixpunkt, der zur Messung der Wassertemperatur dient.
Das Gleiche gilt auch für die Differenz zwischen Wassertemperatur und Raumtemperatur.
Daher sind auch alle Angaben über die Kühlleistung eines Kühlers mit Vorsicht zu genießen! Wundert euch nicht, wenn ihr abweichende Werte erhaltet als in Tests ermittelt wurde - um ein solches Testergebnis zu reproduzieren, sind etliche Variablen im Spiel - unter anderem eben auch der Durchfluss und der Punkt, an dem die Wassertemperatur ermittelt wird.
Auch Angaben zur Wassertemperatur, wenn man die Kühlleistung einer Wasserkühlung beurteilen möchte, sind wie oben beschrieben vom Durchfluss abhängig. Hier seht ihr meine Wassertemperaturen während der Messdurchläufe für diesen Test:
Gemessen wurde die Temperatur am kühlsten Punkt des Systems (nach den Radiatoren), für alle Messpunkte gelten die weiter oben beschriebenen Messbedingungen. Man sieht eine Abweichung von bis zu 2 Kelvin, wenn man den niedrigsten Durchfluss mit dem höchsten vergleicht!
Da stellt sich die Frage, wieso in manchen Kühlertests, die ja teilweise Temperaturdifferenzen zwischen Kühler und Wasser mit Nachkommastellen vergleichen, kein konstanter Durchfluss eingestellt wird.
Um das Ganze kurz zu machen:
Bei variablem Durchfluss ist die sinnvolle Messgröße für die Kühlleistung einer Wasserkühlung die Differenz zwischen zu kühlendem Bauteil und Raumtemperatur. Deshalb habe ich diese auch als Messgröße für meinen Test ermittelt.
Die beiden Temperaturextrema vor Radiatoren (maximale Temperatur) und nach den Radiatoren (minimale Temperatur) sind folglich bei höherem Durchfluss sehr nahe an der durchschnittlichen Wassertemperatur. Bei geringerem Durchfluss hat das Wasser hingegen mehr Zeit, sich in den Kühlkörpern aufzuwärmen sowie, sich in den Radiatoren abzukühlen. Die Temperaturextrema sind also weiter von der durchschnittlichen Wassertemperatur entfernt.
Bezieht man nun die Temperatur eines Bauteils auf die Wassertemperatur an einem Fixpunkt (wie dem kühlsten Punkt im System), scheint die Kühlleistung des Kühlers zu schwanken, wenn man den Durchfluss ändert. Bei verringertem Durchfluss ist das Wasser an besagtem Fixpunkt kühler - also wird die Temperaturdifferenz zum zu kühlenden Bauteil größer: Der Kühler scheint schlechter zu sein. Umgekehrt nimmt die Temperaturdifferenz wie beschrieben ab, der Kühler scheint besser zu sein, wenn der Durchfluss größer wird: Der Grund ist die höhere Temperatur am Fixpunkt, der zur Messung der Wassertemperatur dient.
Das Gleiche gilt auch für die Differenz zwischen Wassertemperatur und Raumtemperatur.
Daher sind auch alle Angaben über die Kühlleistung eines Kühlers mit Vorsicht zu genießen! Wundert euch nicht, wenn ihr abweichende Werte erhaltet als in Tests ermittelt wurde - um ein solches Testergebnis zu reproduzieren, sind etliche Variablen im Spiel - unter anderem eben auch der Durchfluss und der Punkt, an dem die Wassertemperatur ermittelt wird.
Auch Angaben zur Wassertemperatur, wenn man die Kühlleistung einer Wasserkühlung beurteilen möchte, sind wie oben beschrieben vom Durchfluss abhängig. Hier seht ihr meine Wassertemperaturen während der Messdurchläufe für diesen Test:
Gemessen wurde die Temperatur am kühlsten Punkt des Systems (nach den Radiatoren), für alle Messpunkte gelten die weiter oben beschriebenen Messbedingungen. Man sieht eine Abweichung von bis zu 2 Kelvin, wenn man den niedrigsten Durchfluss mit dem höchsten vergleicht!
Da stellt sich die Frage, wieso in manchen Kühlertests, die ja teilweise Temperaturdifferenzen zwischen Kühler und Wasser mit Nachkommastellen vergleichen, kein konstanter Durchfluss eingestellt wird.
Um das Ganze kurz zu machen:
Bei variablem Durchfluss ist die sinnvolle Messgröße für die Kühlleistung einer Wasserkühlung die Differenz zwischen zu kühlendem Bauteil und Raumtemperatur. Deshalb habe ich diese auch als Messgröße für meinen Test ermittelt.
Links seht ihr die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen CPU und Raumtemperatur, rechts die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen GPU und Raumtemperatur. Bitte beachtet, dass ich die Y-Achsen nicht mit 0 anfangen lasse, da man sonst die Unterschiede nicht mehr wirklich sehen könnte!
Das Resultat ist relativ eindeutig - und wenig beeindruckend. Für die CPU, welche in meinem System als zweites Bauteil nach der GPU gekühlt wird, liegen zwischen Minimalwert (38 L/h) und Maximalwert (194 L/h) - das ist mehr als das 5fache! - gerade einmal 2,3 K. Für die Grafikkarte ist der Unterschied noch geringer, hier sorgt der 5fache Durchfluss lediglich für 0,6 K niedrigere Temperaturen.
Der Alphacool NexXxos XP3 v2 scheint von mehr Durchfluss tatsächlich leicht zu profitieren (Danke für den Hinweis @dalkin): Die folgende Messung wurde unter reiner CPU-Last (Prime95 V27.9, small FFTs, 8 Worker) durchgeführt.
Die Differenz aus CPU-Temperatur und Raumtemperatur ist absolut gesehen natürlich niedriger als mit kombinierter CPU- und GPU-Last, jedoch ändert sich bei reiner CPU-Last der Zusammenhang aus Kühlleistung und Durchfluss nicht wesentlich. Das bedeutet, dass der CPU-Kühler von höherem Durchfluss profitiert - unabhängig davon, ob die GPU das Wasser "vorwärmt" oder nicht.
Die 0,6 K Differenz der GPU zwischen maximalem und minimalem Durchfluss sind wohl innerhalb der Messtoleranz (die Sensoren sind nicht geeicht
).
Daraus folgt, dass für einen normalen Kreislauf bestehend aus einem CPU- und einem GPU-Kühler weder die Anordnung der Kühlkörper im Kreislauf noch der Durchfluss eine große Bedeutung für die Kühlleistung haben - sofern einem ein leiser Betrieb der WaKü wichtiger ist, als die absolute Kühlleistung. Wichtig ist lediglich, dass das Wasser fließt (meine Pumpe kann ich nicht einmal weiter via PWM drosseln als auf 38 L/h - das sind ca. 1200 rpm für die DDC).
Die Differenz aus CPU-Temperatur und Raumtemperatur ist absolut gesehen natürlich niedriger als mit kombinierter CPU- und GPU-Last, jedoch ändert sich bei reiner CPU-Last der Zusammenhang aus Kühlleistung und Durchfluss nicht wesentlich. Das bedeutet, dass der CPU-Kühler von höherem Durchfluss profitiert - unabhängig davon, ob die GPU das Wasser "vorwärmt" oder nicht.
Die 0,6 K Differenz der GPU zwischen maximalem und minimalem Durchfluss sind wohl innerhalb der Messtoleranz (die Sensoren sind nicht geeicht
).Daraus folgt, dass für einen normalen Kreislauf bestehend aus einem CPU- und einem GPU-Kühler weder die Anordnung der Kühlkörper im Kreislauf noch der Durchfluss eine große Bedeutung für die Kühlleistung haben - sofern einem ein leiser Betrieb der WaKü wichtiger ist, als die absolute Kühlleistung. Wichtig ist lediglich, dass das Wasser fließt (meine Pumpe kann ich nicht einmal weiter via PWM drosseln als auf 38 L/h - das sind ca. 1200 rpm für die DDC).
Für einen "kleinen" Kreislauf mit 2-3 Kühlkörpern spielt der Durchfluss keine große Rolle. Es spricht also nichts dagegen, seine Ohren (und seinen Geldbeutel) zu schonen und eine etwas schwächere oder gedrosselte Pumpe einzusetzen.
Und: 60 L/h sind mehr als ausreichend - 40 L/h reichen bereits problemlos aus.
Aus meinen Ergebnissen lässt sich andererseits aber auch ablesen, dass der Durchfluss wichtiger wird, je mehr (stark heizende) Bauteile nacheinander gekühlt werden sollen. Sofern ihr also plant, 4 Grafikkarten und eine CPU nacheinander in einem Kreislauf zu kühlen, könnte ein hoher Durchflusswert durchaus sinnvoll werden.
Ich hoffe, ich konnte euch mit diesem Test weiterhelfen. Ich kann gern noch weitere Messwerte hochladen bzw. Messungen wiederholen, wenn ihr noch etwas vermisst oder etwas an Methodik und Ergebnisinterpretation auszusetzen habt. Ich freu mich über jede konstruktive Kritik und Feedback!
Zuletzt bearbeitet:
Die Bezeichnung "Silent Wings" in den dort verbauten Lüfter ist meiner Meinung nach absolut falsch.
