EKWB Fluid Gaming A240G im Test: Alu-Wasserkühlung für CPU und GPU auf dem Prüfstand

Ergebnisse Teil 2: CPU- und GPU-Kühlung

Nachdem die Testreihen des Kits in der Konfiguration als reine CPU-Kühlung (Fluid Gaming A240) abgeschlossen sind, wird der Kreislauf nun um den GPU-Kühler auf der Nvidia GeForce GTX 1070 (Test) erweitert, sodass jetzt das vollständige Fluid Gaming A240G Verwendung findet. An der grundsätzlichen Konfiguration ändert sich nichts: Der Systemaufbau sowie die Messungen entsprechen weiterhin der Methodik für Kompaktwasserkühlungen. Die Pumpendrehzahl wird wie gehabt zusammen mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Ventilatoren reguliert.

Für Temperaturmessungen unter kombinierter CPU- und GPU-Last kommt zusätzlich zur Prime-95-Auslastung des Prozessors Furmark 1.18.2.0 zum Einsatz, das die Grafikkarte in der Standardeinstellung 1.280 x 720 ohne Kantenglättung fordert. Temperaturen der GPU werden wie auch die der CPU über HWInfo64 ausgelesen.

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Um die maximalen Chip- und Wassertemperaturen schonend auszuloten, wird das System zunächst bei maximaler Lüfterdrehzahl für 30 Minuten belastet, bevor ein fünfminütiges Messintervall durchgeführt wird. In diesem wird das arithmetische Mittel der maximalen CPU-Kerntemperatur, der GPU-Temperatur sowie der mittleren Wassertemperatur (Sensoren befinden sich am Einlass und Auslass des Radiators) ermittelt. Anschließend wird bei fortdauernder Last die Lüfterdrehzahl reduziert und nach 10 Minuten eine weitere Messreihe durchgeführt. In mehreren Schritten werden die Temperaturen so bei 1.500, 1.200, 1.000 und 800 U/min erfasst.

Messungen im Serienzustand

Zunächst erfolgen Tests im Werkszustand der Wasserkühlung: EK Water Blocks ist optimistisch und traut einem 240-Millimeter-Radiator die Kühlung sowohl einer CPU als auch einer GPU zu. Das Kit ist offiziell für die High-End-Prozessoren von Intel auf Sockel 2011(-3) und 2066 sowie für Nvidia-Pascal-GPUs bis hin zur GTX 1080 Ti/Titan X ausgelegt. Im Testsystem finden ein übertakteter Sockel-2011-Prozessor mit 140 Watt TDP sowie eine genügsame GeForce GTX 1070 (150 Watt TDP) Verwendung.

Mit kombinierter synthetischer Last auf CPU und GPU zieht das Testsystem circa 400 Watt aus der Steckdose. Das Tool HWInfo errechnet für beide Komponenten zusammen eine Leistungsaufnahme von etwa 300 Watt, was in Anbetracht des Verbrauchs des gesamten Testsystems realistisch erscheint. Die synthetische Last im Testsystem sollte der Leistungsaufnahme unter typischer Spielelast in einem System mit einer stärkeren GPU wie einer GTX 1080 Ti (250 Watt TDP) entsprechen: Die folgenden Messungen sind ergo je nach System kein Extremfall, sondern repräsentieren den alltäglichen Spielebetrieb.

Bei voller Drehzahl bändigt das Fluid Gaming A240G sowohl CPU als auch GPU anstandslos. Im Vergleich zur reinen CPU-Kühlung verliert das Kit gut 5 Kelvin, denn der Prozessor landet nun bei 45,2 anstelle von 39,9 Kelvin über der Raumtemperatur. Bei den 22 bis 24 °C während der Messungen resultiert dies in absolut vertretbaren Kerntemperaturen von knapp 70 °C. Die GPU erreicht 53 °C, was nicht nur kühler als das Referenzdesign ist, sondern auch die Temperaturen der Partnerkarten mit Custom-Kühlern deutlich unterbietet. Mit einer mittleren Wassertemperatur von 40 °C wird jedoch sichtbar, dass das Kit mit maximaler Lüfterdrehzahl bereits am Leistungslimit agiert.

Eine Reduktion der Drehzahlen wird direkt in wärmeres Wasser und damit auch wärmere Bauteile übersetzt. Bei 1.200 U/min ist das Wasser bereits über 45 °C warm, und bei 1.000 U/min wird die 50-°C-Marke am Radiatoreingang überschritten, weshalb keine Messung bei noch niedrigeren Drehzahlen durchgeführt wurde. Die CPU ist zu diesem Zeitpunkt bei knapp über 80 °C angelangt, während die GPU bei immer noch angenehmen 63 °C verharrt.

Weder kühl noch leise

Offensichtlich kann die Abwärme von Prozessor und Grafikkarte mit einem kleinen 240-mm-Radiator abgeführt werden. Empfehlenswert ist das allerdings nicht: Die Lüfterdrehzahlen am Wärmetauscher müssen dafür so hoch gewählt werden, dass die Wasserkühlung keinen Lautstärkevorteil mehr gegenüber einer Luftkühlung hat. Niedrigere Drehzahlen quittiert das System logischerweise mit immer wärmerem Wasser – wer lange Freude an der Wasserkühlung haben möchte, sollte das verhindern.

Custom-Wasserkühlungen sollten im Idealfall bei unter 40 °C Wassertemperatur verbleiben, wobei 45 bis 50 °C in Ausnahmefällen akzeptabel sind. Hohe Wassertemperaturen erhöhen nicht nur den Verschleiß, sondern lassen zudem die Schläuche anfälliger für Knicke werden und erhöhen den Druck im System. Ferner lösen sich Weichmacher schneller aus den PVC-Schläuchen und können Kühler verstopfen.

Während eine vorbefüllte und mit verstärkten Gummischläuchen ausgestattete Kompaktwasserkühlung wie die Kraken X52 von NZXT erst bei 60 °C vor kritischen Wassertemperaturen warnen muss, sollte der Besitzer einer Custom-Wasserkühlung schon früher die Reißleine ziehen. EKWB gibt die SPC-60-Pumpe des Fluid-Gaming-Kits offiziell bis maximal 50 °C frei – auch wenn beim Erreichen dieser Wassertemperatur nicht sofort ein Totalschaden eintreten muss, sollte dieses Limit definitiv beachtet werden.

Messungen mit Erweiterung

Ein 240-Millimeter-Radiator reicht für den Prozessor im Testsystem locker aus und kann im Extremfall zusätzlich eine GPU temperieren – wenn auch mit hoher Lautstärke und ohne großen Reserven für sommerliche Raumtemperaturen in Dachgeschosswohnungen. Aus diesem Grund wird das Fluid Gaming A240G mit einem zusätzlichen 240-Millimeter-Radiator ausgestattet. Der Aluminium-Radiator der Celsius S24 von Fractal Design (Test) darf zur Vergrößerung der Kühlfläche herhalten. Der zusätzliche Radiator wird mit Noctua NF-F12 PWM bestückt und auf dem Montage-Tray im Untergeschoss des Phobya Owl verstaut.

Mit der kombinierten Kühlfläche eines 480er-Radiators ist die Kühlung von Prozessor und Grafikkarte ein vernünftigeres Unterfangen. Bei maximaler Lüfterdrehzahl ist das Wasser keine 10 Kelvin mehr über der Raumtemperatur, und selbst auf niedrige 800 U/min abgesenkt, bleibt die Flüssigkeit im Durchschnitt bei unter 45 °C. Der relativ große Temperatursprung von CPU und GPU zwischen 1.000 und 800 U/min ergibt sich nicht nur durch den geringeren Luftdurchsatz, sondern ebenso durch die im gleichen Atemzug sinkenden Durchflusswerte, da die Pumpe mit gedrosselt wird. CPU und GPU bleiben mit unter 80 °C respektive unter 55 °C bei etwa 23 °C Raumtemperatur absolut im Rahmen.

Lüfterdrehzahl	1 × 240 mm Radiatorfläche	2 × 240 mm Radiatorfläche	Differenz
Maximal	37,9 °C	31,5 °C	6,4 K
1.500 U/min	40,2 °C	32,2 °C	8,0 K
1.200 U/min	44,2 °C	35,0 °C	9,2 K
1.000 U/min	47,8 °C	37,5 °C	10,3 K
800 U/min	nicht gemessen	42,8 °C	entfällt
Werte normalisiert auf eine Raumtemperatur von 22 °C.

Die direkte Gegenüberstellung der Wassertemperaturen zwischen Werkszustand und dem Einsatz mit verdoppelter Radiatorfläche zeigt, wie wichtig die ausreichende Dimensionierung der Wärmetauscher einer Wasserkühlung ist. Mit dem 240er-Radiator, den EKWB dem Kit serienmäßig spendiert, lässt sich die Kühlung zwar betreiben – aber nicht mit dem Lärmpegel, der von einer Wasserkühlung erwartet wird. Mit einem zweiten 240-mm-Radiator sinkt die Wassertemperatur merklich, wobei der Gewinn bei zunehmend niedrigeren Drehzahlen deutlicher wird.

Wer das Kit also zur kombinierten CPU-&-GPU-Kühlung nutzen möchte, sollte den Kauf eines zusätzlichen Radiators auf jeden Fall einplanen, um nicht von lauten Lüftern enttäuscht zu werden und im Sommer über genug Kühlreserven zu verfügen. Am besten sollte außerdem die Temperatur der Flüssigkeit überwacht werden. Wenn kein Sensor hierfür installiert ist, kann für das Wasser als grobe Faustregel zwischen 10 und 15 °C unter der GPU-Temperatur bei Volllast angenommen werden – vorausgesetzt, dass der Grafikkartenkühler korrekt montiert wurde und dass sich das Wasser bewegt.

Eigenschaften der Pumpe

EK Water Blocks setzt für die Fluid-Gaming-Serie auf eine selbst entwickelte Pumpe, die aber auf dem Design der Lowara (ehemals Laing) DDC basiert. Die DDC besitzt einen sphärischen Rotor, der auf einer Keramikkugel sitzt und von der Flüssigkeit geschmiert wird. Das ist ein nahezu verschleißfreies System, denn sofern keine groben Verunreinigungen in die Flüssigkeit gelangen und die Pumpe nicht trocken läuft, sind Lagerschäden quasi ausgeschlossen. Bei der SPC-60 wandelt EKWB den Aufbau etwas ab und lässt den Rotor wie Alphacool bei der VPP755 (Test) um eine Keramikachse rotieren.

Die Pumpe wird mit einer Leistungsaufnahme von 6 Watt angegeben und kann per Pulsweitenmodulation gesteuert werden. Die Angabe einer Anlaufspannung entfällt also, denn die Pumpe sollte grundsätzlich mit 12 Volt Betriebsspannung versorgt und per PWM-Signal reguliert werden. Maximal werden 2.500 U/min erreicht, wobei hier laut Hersteller eine Förderhöhe von ordentlichen 3,2 Metern aufgebaut wird. Die Pumpe lässt sehr niedrige Drehzahlen zu: Sie startet bei 17 % PWM-Leistung mit etwa 300 U/min. Es sollte also berücksichtigt werden, dass die Pumpe bei starker Drosselung trotz PWM-Einsatz stehen bleiben kann.

Durchfluss

Messungen des Volumenstroms werden mit einem High-Flow-Durchflusssensor von Aqua Computer durchgeführt. Das Kit wird zum einen als reine CPU-Kühlung nur mit Prozessorkühler und 240-Millimeter-Radiator sowie mit zusätzlich integriertem GPU-Kühlblock vermessen.

Mit 154 respektive 134 l/h bei voller Leistung zeigt die kleine SPC-60, dass sie dem Fluid-Gaming-Kit mehr als gewachsen ist. Selbst gedrosselt auf 33 % Leistung stehen immer noch etwa 30 l/h auf der Anzeige, was die Kühlleistung zwar messbar beeinträchtigt, aber für den Alltagsbetrieb problemlos ausreicht. Einer Erweiterung um einen zweiten GPU-Kühler und weitere Radiatoren steht auf Seiten der Pumpe nichts im Wege.

Schallpegel

Reine Schallpegelmessungen der Pumpe werden bei geöffnetem Gehäuse und stehenden Lüftern durchgeführt. Die Messung erfolgt in einem Abstand von 10 Zentimetern zur Pumpe. Für die SPC-60 werden wie auch bei den Messreihen zum Schalldruckpegel mit den Referenzlüftern zwei Varianten getestet: Einmal steht die Pumpe einfach auf dem Gehäuseboden; für die zweite Messung wird sie auf weichem Schaumstoff gebettet.

Die Pumpe ist trotz guter Leistungswerte nicht lauter als typische AiO-Pumpen – sie ist im Gegenteil sogar sehr leise, sobald sie sinnvoll entkoppelt wurde. Auf Schaumstoff fällt die Pumpe selbst ungedrosselt kaum auf. Sie kann dank ihrer im gedrosselten Zustand immer noch ausreichenden Leistungswerte auch mit geringerer Drehzahl betrieben werden, um noch leiser zu werden. Die Klangcharakteristik der Pumpe kann als leises Rasseln beschrieben werden, dem das einer DDC eigene hochfrequente Sirren fehlt, womit sie subjektiv angenehmer erscheint.

Kühlleistung bei reduzierter Pumpendrehzahl

Der Vergleich mit anderen CPU-Wasserkühlern hat bereits gezeigt, dass der Supremacy AX ebenso wie die Konkurrenz von zunehmendem Durchfluss profitiert, aber auch bei moderater Wasserbewegung ausreichend kühlen kann. Um den Vergleich mit anderen Kompaktwasserkühlungen zu vervollständigen, folgen nun noch einmal Messungen ohne den GPU-Kühler im Kreislauf. Als Radiatorlüfter sind Noctua NF-F12 installiert, die mit fixierten 800 U/min arbeiten. Als Stellgröße wird die Pumpendrehzahl verändert.

Abnehmender Durchfluss kostet die Fluid Gaming A240 etwas Kühlvermögen, aber die Verluste halten sich in überschaubaren Grenzen. Werden die gemessenen Durchflusswerte berücksichtigt, so sorgen etwa 80 Prozent weniger Volumenstrom lediglich für gut 3 Kelvin höhere Prozessortemperaturen. Damit stehen genug Reserven für eine Pumpendrosselung, eine Kreislauferweiterung oder sogar beides bereit.