CPU-Wasserkühler im Test: Kühles Nass für hitzköpfige Prozessoren

Testergebnisse

Durchflusswerte

Die Durchflusswerte der Testkandidaten werden mit maximaler und minimaler Pumpenleistung bestimmt. Der maximale Volumenstrom stellt einen eher theoretischen Wert dar, der im alltäglichen Einsatz kaum erreicht werden wird. Der Durchfluss bei minimaler Pumpenleistung ist hingegen praxisrelevanter, denn er kann auch von schwächeren Pumpen erreicht werden und ist insbesondere für eine geräuschoptimierte Wasserkühlung mit möglichst leiser Pumpe und großer Radiatorfläche ein realitätsnahes Szenario.

Die Kühler von Alphacool und XSPC stellen den geringsten Widerstand dar. Sie erreichen bei ungedrosselter Pumpe sogar Werte von über 200 l/h. Der Watercool Heatkiller Pro sowie Raijinteks CWB-C1 sind etwas restriktiver, liegen aber noch deutlich vor dem UC-2 LT von Phobya. Dieser Kühler reduziert den Durchfluss erheblich stärker als die Konkurrenten und liegt fast 40 l/h hinter dem Spitzenreiter XSPC Raystorm Pro.

Das Bild verändert sich bei gedrosselter Pumpe kaum, nur rücken alle Kühler näher zusammen. Mit dem UC-2 LT können noch knapp über 50 l/h erreicht werden, die Spitzenreiter von Alphacool und XSPC erreichen hingegen knapp 20 l/h mehr. Die Kühler von Raijintek und Watercool sortieren sich wie gehabt im Mittelfeld ein, sie erlauben gut 60 l/h.

Kühlleistung

Die Leistung der Kühler wird als Temperaturdifferenz zwischen der CPU und dem Wasser am Kühlereingang bestimmt. Da der Durchfluss einen Einfluss auf die Kühlleistung eines Wasserkühlers hat, wird als praxisrelevantes Szenario die Leistung der Kühler bei minimaler Pumpenleistung bestimmt.

Es erfolgt keine Anpassung auf einen identischen Durchflusswert, um die unterschiedlichen Widerstände der einzelnen Kühler zu berücksichtigen: Jeder Kühler muss mit dem Durchflusswert arbeiten, auf den er den Volumenstrom bei minimaler Pumpenleistung einbremst.

Die Leistung aller fünf Kühler ist sehr ähnlich: Den Spitzenreiter Heatkiller IV Pro trennen nur etwa 2 Kelvin vom Schlusslicht Raijintek CWB-C1. Beachtlich schlägt sich der günstigste Kühler im Test. Der UC-2 LT von Phobya erreicht den zweitbesten Platz – erkauft sich diesen aber mit einem deutlich höheren Durchflusswiderstand. Dazwischen liegen die Kühler von Alphacool und XSPC auf dem dritten und vierten Platz.

Serielle Kühlung verträgt sich nicht mit geringem Durchfluss

Sofern nur ein Kühlkörper im Kreislauf verbaut ist, stellt ein sehr restriktiver Kühler kein Problem dar. Bei der seriellen Kühlung mehrerer Bauteile muss jedoch beachtet werden, dass nach jedem einzelnen Kühlkörper die Wassertemperatur zunimmt. Die Abwärme der Komponenten heizt das Wasser auf, so dass der nachfolgende Kühler mit wärmerem Wasser arbeiten muss. Entsprechend höher fällt die absolute Temperatur des nachfolgenden zu kühlenden Bauteils aus.

Dieser Effekt wird ausgeprägter, je langsamer das Wasser im Kreislauf fließt. Wenn das Wasser länger in einem Kühler ist, bevor es weitertransportiert wird, nimmt es mehr Wärme auf. Bei sinkendem Durchfluss steigt also die Temperaturdifferenz des Wassers zwischen vor und nach dem Kühler. Der übertaktete i7-3960X im Testsystem sorgt bei hohen 150 l/h für eine Differenz von weniger als einem Kelvin zwischen der Wassertemperatur vor und nach den Kühlkörpern. Bei minimaler Pumpenleistung ist die Differenz mit weniger als 2 Kelvin immer noch im grünen Bereich, doch wenn der Durchfluss auf 25 l/h sinkt, steigt die Wassertemperatur in den CPU-Kühlern um bis zu 4 Kelvin an.

Würde in diesem Fall noch ein sequenzieller Verbund aus zwei Grafikkarten das Wasser weiter aufheizen, muss mit Differenzen von über 10 Kelvin für die Flüssigkeit im Kreislauf gerechnet werden – eine Differenz, die bei der Überwachung der Wasserkühlung berücksichtigt werden muss und sich auf jeden Fall in den Temperaturen der zu kühlenden Komponenten zeigen wird.

Zwischengeschaltete Radiatoren können helfen

In einer Wasserkühlung spielt es üblicherweise keine große Rolle, in welcher Reihenfolge Kühler und Radiatoren verbaut werden. Doch in dem aufgezeigten Szenario einer Kühlung mit mehreren Kühlern und sehr geringem Durchfluss kann durch eine gezielte Anordnung der Kühlungskomponenten die Spanne der Wassertemperatur verringert werden: Ein Radiator nach jedem Kühlkörper sorgt für ein Absenken der Temperaturspitzen – die maximale Differenz der Wassertemperatur wird dadurch verringert, wodurch auch beim Einsatz von mehreren Kühlern jeder Kühlkörper mit möglichst kühlem Wasser arbeiten kann.

Skalierung Durchfluss und Kühlleistung

In einer Wasserkühlung muss die Flüssigkeit in Bewegung sein. Nur so kann die aufgenommene Wärme an die Radiatoren und damit an die Umgebung abgegeben werden. Um den minimal notwendigen Volumenstrom einer Flüssigkühlung ranken sich aber etliche Mythen – in Foren wird gerne ein Wert von 60 l/h als Minimum angegeben.

Der Test hat bereits gezeigt, dass mit steigendem Durchfluss die Temperaturdifferenz des Wassers vor und nach Kühlkörpern abnimmt. Jedoch stellt sich die Frage, ob ein gestiegener Durchfluss auch einen positiven Effekt auf die Kühlleistung selbst hat. Einen negativen Effekt hat steigender Durchfluss aber auch: Die meisten Pumpen gehen ungedrosselt sehr laut zu Werke, so dass für eine leise Wasserkühlung eine reduzierte Pumpenleistung sinnvoll ist.

Nicht jedes Kühlerdesign profitiert gleichermaßen von steigendem Volumenstrom – oder zeigt bei sinkendem Durchfluss entsprechend schlechtere Leistungen. Um die Abhängigkeit der getesteten Kühler vom Durchfluss aufzuzeigen, wird die Kühlleistung der Probanden bei fixierten 25 l/h, 50 l/h und 150 l/h gemessen.

Es gilt zu beachten, dass bei diesen Messungen der Widerstand der Kandidaten nicht berücksichtigt wird: Während wenig restriktive Kühler wie der NexXxos XP3 Light V.2 und der Raystorm Pro im Testsystem mühelos mehr als 150 l/h erreichen können, ist mit dem Phobya UC-2 LT bei 150 l/h bereits fast das Ende des Möglichen erreicht.

Die Messungen bei fixiertem Durchfluss rücken den sehr restriktiven Phobya UC-2 LT in ein besseres Licht: Bei 50 l/h entspricht die Leistung der Kühlleistung bei minimaler Pumpenleistung für diesen Kühler, während die anderen Kandidaten Leistung einbüßen, da der Durchfluss für diese Kühler in jedem Fall um mehr als 15 Prozent sinkt.

Steigt der Durchfluss um 200 Prozent auf 150 l/h, so profitieren alle Kühler um wenigstens 1,5 Kelvin. Auffällig ist der Alphacool NexXxos XP3 Light V.2: Er gewinnt ganze 3,4 Kelvin durch diese Durchflusssteigerung.

Eine Reduktion des Volumenstroms von 50 auf 25 l/h sorgt im Umkehrschluss bei allen Testkandidaten für weniger Kühlleistung – hier ist der Kühler von Alphacool negativ hervorzuheben: Er verliert über 3 Kelvin durch den verminderten Durchfluss. Am gutmütigsten ist der Heatkiller IV Pro Pure Copper von Watercool, denn der stark reduzierte Durchfluss kostet nur 1 Kelvin Kühlleistung.

In den meisten Fällen reicht wenig Durchfluss völlig aus

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass steigender Volumenstrom in einer Zunahme der Kühlleistung resultiert. Wird aber der Unterschied zwischen 50 l/h und 150 l/h betrachtet, so fällt die Differenz zwar messbar, aber bei den meisten Kühlern nicht entscheidend hoch aus. Lediglich der Alphacool NexXxos XP3 Light V.2 zeigt eine auffällige Zunahme der Kühlleistung.

Es sollte außerdem berücksichtigt werden, dass ein Durchfluss von 150 l/h oder mehr in einer größeren Kühlung nur mit mehreren und/oder sehr leistungsstarken Pumpen und einem hohen Lärmpegel erreichbar ist. Nur wer auch noch das letzte Kelvin Kühlleistung aus seiner Wasserkühlung holen möchte, sollte sich an so hohen Durchflusswerten versuchen.

Für eine möglichst leise Flüssigkühlung reicht hingegen ein geringerer Durchfluss wie die getesteten 50 l/h problemlos aus. Selbst niedrige 25 l/h sind noch akzeptabel, auch wenn die getesteten Kühler – insbesondere der NexXxos XP3 – bei weniger als 50 l/h sichtbar an Leistung verlieren.