Watercool MO-RA3 420 & Noctua NF-A20 PWM / NF-A20 HS-PWM
In meinem Backlog schlummern noch ein paar Messreihen zu Watercools Monsterradi und Noctuas 200mm Lüfter. Was war passiert? Ausgangsituation waren ein vorhandener Mo-Ra3 420 mit acht NF-A20 PWM chromax.black.swap in Push/Pull Bestückung und der Wunsch nach einem zweiten Radiator. Da ich eine gewisse Symmetrie bevorzuge und nur über vier weitere Lüfter gleicher Bauart verfügte, stelle sich mir die Frage, ob ich den zweiten Mo-Ra3 420 stattdessen mit Watercools HS-PWM bestücken sollte. Und wenn hier schon getestet wird, macht es ja auch Sinn, die Messwerte zu notieren und mit den bereits vorhandenen Lüftern noch alle anderen Konstellationen zu testen. Bevor wir allerdings zu den Messwerten kommen, möchte ich zuerst den Aufbau vorstellen.
Testsystem
Zur Erzeugung der Last diente mein AMD Ryzen 9 5900X auf dem Gigabyte X570 Aorus Master und die EVGA GeForce RTX 3080 FTW3 ULTRA GAMING.
Die folgenden Kühlblöcke waren auf den Komponenten installiert:
EK-Quantum Momentum Aorus X570 Master D-RGB - Plexi (CPU + VRM)
EK-Quantum Momentum Chipset Aorus X570 (Chipsatz)
EK-Quantum Vector FTW3 RTX 3080/3090 D-RGB - Nickel + Plexi (GPU)
EK-Quantum Vector FTW3 RTX 3080/3090 Active Backplate D-RGB - Plexi (GPU)
1-2 Watercool Mo-Ra3 420 mit den alten 180-230mm Lüfterblenden
Eine D5 Vario im Heatkiller Tube D5 150
Aquacomputer Aquaero 6 LT + Octo
2x high flow LT Durchflusssensoren
4x calitemp
2-3 Foliensensoren
Lastgeneration
Mein erstes Problem, welches es zu lösen galt, war eine stabile Lastgeneration. Für alte Testreihen hatte ich eine Kombination aus Furmark und Prime95 verwendet. Nun wäre es mir lieber gewesen, die Rechenleistung nicht einfach so zu verpulvern. Deswegen habe ich eine Weile mit BOINC und Folding@home experiment. Leider habe ich es nicht geschafft, die Schwankungen in der Auslastung unter 32W (rund 8%) zu bekommen.
Für die Lastgeneration kam also wieder die Kombination aus Furmark (WQHD Preset) und Prime95 (10 Cores + HT) zum Einsatz. Während der Testreihen habe ich die Leistungsmessung des Aquaero zur Kontrolle verwendet. Die abgeführte Abwärme des Mo-Ra3 420 wurde mit rund 500W gemessen.
Der Screenshot zeigt die zugehörige Messung des AX1600i. Rail 4+5 versorgen die CPU, 6-8 die GPU.
Sensorik
Nachdem die Auslastung des Systems relativ stabil war, musste die Sensorik erweitert werden. Ausgangspunkt waren die bereits kalibrierten Sensoren im Kreislauf mit dem
Testo 110 als Referenz. Problematisch war noch die Messung der Umgebungsluft am Mo-Ra3 420, da die Foliensensoren sehr empfindlich auf Luftbewegung reagieren.
Die ersten Versuche mit zwei Münzen brachten zwar bereits stabilere Messungen zustande, allerdings war der Aufbau nicht stabil genug. Zudem wurde der Wechsel der Lüfterkonfigurationen erheblich erschwert. Als Vorteilhaft erwies sich allerdings der Einsatz mehrerer Foliensensoren, aus denen ein virtueller Sensor mit Durschschnittswert gebildet wurde.
Der finale Aufbau des Umgebungsluftsensors bestand aus zwei Foliensensoren an einem Aluminiumkühlkörper. Der kleine Pappkarton diente dabei zur Entkopplung vom Untergrund. Bei den ersten Tests wurde der Sensor auf dem Mo-Ra3 420 positioniert, was dann das nächste Problem offenbarte: Es war nicht über einen längeren Zeitraum möglich, reproduzierbare Messwerte zu ermitteln.
Testaufbau
Betrachten wir kurz dieses Bild, welches ich nach den Mo-Ra3 420 Testreihen, im Rahmen des Dezember-Upgrades gemacht habe. Wir denken uns jetzt den hinteren Teil weg, wichtig ist die Position des Mo-Ra3 420 vor der offenen Tür zum Flur. Die Idee dahinter war schon, dass die Lüfter eher die Luft vom Flur ansaugen. Trotzdem steigt die Lufttemperatur um den Radiator schneller als im gesamten Raum, was der Sensor auf dem Radiator auch wunderbar zeigte.
Das was daraufhin passierte, kann man sich in etwa so vorstellen: Freitagabend, kurz vor Mitternacht.
@FUSION5 ist tierisch genervt, weil er gerade wieder einige Stunden in sein Projekt versenkt hat, ohne zu brauchbaren Resultaten gekommen zu sein. Doch dann kam ihm eine Idee, welche ein Teppichmesser und eine im Flur stehende, verpackte IKEA Schranktür involvierte.
Der Karton der Schranktür wurde kurzerhand in einen zweiteiligen Ansaugtrakt für die Teststellung umfunktioniert. Mit diesem Aufbau ließen sich nun Messungen durchführen, deren Ergebnisse reproduzierbar waren. Der Sensor für die Umgebungsluft wurde im Ansaugtrakt positioniert, mit 40cm Abstand zum Radiator (nicht zu den Lüftern).
Parallel zu den ersten Testreihen wurde auch der zweite Radiator angeliefert. Der Testaufbau konnte dafür relativ einfach erweitert werden. Da nur 12 schwarze Lüfter vorhanden waren, mussten vier Exemplare in beige bei den Pull und Push/Pull Messungen aushelfen.
Auswertung der Messwerte
Nach jeder Änderung des Aufbaus und/oder der Lüftergeschwindigkeit wurde zuerst abgewartet, bis sich die Werte eingependelt haben. Anschließend wurden 15min mit Hilfe der Aquasuite aufgezeichnet und die Durchschnittswerte in meine Excel Tabelle übertragen. Das war relativ aufwendig, sollte aber Abweichungen so weit wie möglich reduzieren.
Pro Konfiguration wurden 7 Messungen durchgeführt, welche die PWM Stufen von 40% bis 100% in 10% Schritten wiederspiegeln. Die Stufen wurden dabei in aufsteigender Reihenfolge durchlaufen. Nach der 100% Messung wurden immer wieder Kontrollmessungen zur Plausibilitätsprüfung durchgeführt.
Als Wassertemperatur wurde die höchste Temperatur im Kreislauf (calitemp 2 cpu out) herangezogen.
Aufbauten
1x MoRa NF-A20 PWM Push
1x MoRa NF-A20 PWM Pull
1x MoRa NF-A20 PWM Push/Pull
1x MoRa NF-A20 PWM Push/Push/Pull*
1x MoRa NF-A20 HS-PWM Push
1x MoRa NF-A20 HS-PWM Pull
1x MoRa NF-A20 HS-PWM Push/Pull
2x MoRa NF-A20 PWM Push
2x MoRa NF-A20 PWM Pull
2x MoRa NF-A20 PWM Push/Pull
*
Was ist Push/Push/Pull? Eine Schnapsidee, welche mir während der Messreihen kam. Da neben mir weitere vier Lüfter lagen, wurden diese kurzerhand mit Kabelbindern auf die Push Seite geschnallt.
PWM Stufen NF-A20 PWM und NF-A20 HS-PWM im Vergleich:
NF-A20 PWM | NF-A20 HS-PWM |
60% | 40% |
70% | 46-47% |
75% | 50% |
80% | 53-54% |
90% | 60% |
100% | 65% |
Akustikmessung
Nach den ersten zwei bis drei Messreihen kam mir spontan die Idee, ebenfalls die Lautstärke der Konfigurationen zu messen. Dazu habe ich die Android App Smarter Noise Plus genutzt. Die Messwerte sind ein bisschen mit Vorsicht zu genießen, da kein Equipment vorhanden war, um das Smartphone mit App entsprechend zu kalibrieren. Für den Vergleich untereinander geben die Werte trotzdem einen kleinen Anhaltspunkt.
Als Messpunkt diente ein Lego AT-ST Karton 30cm vom Radiator entfernt. Der Ansaugtrankt wurde für die Akustikmessung entfernt. Es wurde gewartet, bis sich die Drehzahl eingependelt hatte, dann wurde die Messung für eine Minute durchgeführt. Wenn es während der Messung zu Peaks durch Nebengeräusche kam, wurde die Messung abgebrochen und wiederholt.
Messwerte 1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Push
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 177,00 | 35,10 | 23,01 | 12,08 | 348 | 30,4 |
50% | 177,00 | 33,64 | 22,96 | 10,68 | 427 | 30,2 |
60% | 176,90 | 32,24 | 22,94 | 9,30 | 522 | 30,6 |
70% | 176,80 | 31,43 | 22,98 | 8,45 | 606 | 31,3 |
80% | 176,70 | 30,81 | 22,99 | 7,82 | 685 | 31,7 |
90% | 176,70 | 30,40 | 22,99 | 7,41 | 761 | 33,1 |
100% | 176,60 | 30,03 | 22,97 | 7,05 | 833 | 34,2 |
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 177,10 | 34,74 | 23,04 | 11,71 | 375 | 29,8 |
50% | 177,00 | 33,17 | 22,97 | 10,22 | 451 | 29,7 |
60% | 176,90 | 31,97 | 22,87 | 9,10 | 556 | 31,3 |
70% | 176,80 | 31,26 | 22,92 | 8,34 | 642 | 31,5 |
80% | 176,70 | 30,69 | 22,90 | 7,79 | 722 | 32,5 |
90% | 176,80 | 30,30 | 22,90 | 7,40 | 798 | 34,0 |
100% | 176,70 | 29,97 | 22,90 | 7,07 | 871 | 36,0 |
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Push/Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 176,80 | 33,79 | 22,91 | 10,88 | 367 | 30,3 |
50% | 176,80 | 32,48 | 22,97 | 9,52 | 454 | 30,4 |
60% | 176,80 | 31,40 | 23,00 | 8,40 | 549 | 30,8 |
70% | 176,70 | 30,70 | 23,02 | 7,68 | 635 | 32,4 |
80% | 176,60 | 30,23 | 23,02 | 7,21 | 718 | 34,8 |
90% | 176,60 | 29,84 | 23,03 | 6,81 | 794 | 37,0 |
100% | 176,60 | 29,57 | 23,03 | 6,54 | 867 | 39,6 |
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Push/Push/Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 176,60 | 32,78 | 22,74 | 10,03 | 368 | 29,5 |
50% | 176,50 | 31,50 | 22,68 | 8,82 | 466 | 30,4 |
60% | 176,40 | 30,66 | 22,64 | 8,02 | 560 | 30,9 |
70% | 176,20 | 30,02 | 22,65 | 7,37 | 650 | 34,0 |
80% | 176,10 | 29,44 | 22,70 | 6,74 | 735 | 38,7 |
90% | 176,10 | 29,17 | 22,74 | 6,43 | 814 | 39,7 |
100% | 176,10 | 28,91 | 22,72 | 6,18 | 892 | 42,5 |
Messwerte 1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 HS-PWM
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 HS-PWM Push
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 176,70 | 32,39 | 23,13 | 9,26 | 544 | 31,10 |
50% | 176,60 | 31,33 | 23,13 | 8,20 | 658 | 31,60 |
60% | 176,60 | 30,66 | 23,26 | 7,40 | 772 | 33,60 |
70% | 176,40 | 29,85 | 22,96 | 6,89 | 879 | 36,20 |
80% | 176,20 | 29,34 | 22,75 | 6,59 | 978 | 39,20 |
90% | 176,20 | 29,14 | 22,79 | 6,35 | 1071 | 41,10 |
100% | 176,00 | 28,84 | 22,73 | 6,11 | 1157 | 43,60 |
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 HS-PWM Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 176,50 | 32,14 | 23,04 | 9,09 | 548 | 30,60 |
50% | 176,50 | 31,13 | 22,93 | 8,21 | 665 | 31,70 |
60% | 176,40 | 30,66 | 23,12 | 7,53 | 782 | 34,00 |
70% | 176,30 | 30,11 | 23,07 | 7,04 | 892 | 36,80 |
80% | 176,10 | 29,61 | 23,00 | 6,61 | 995 | 39,60 |
90% | 176,30 | 29,38 | 23,04 | 6,34 | 1089 | 42,60 |
100% | 176,20 | 29,19 | 23,06 | 6,12 | 1178 | 44,90 |
1x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 HS-PWM Push/Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 176,60 | 30,81 | 22,53 | 8,28 | 558 | 31,4 |
50% | 176,40 | 30,00 | 22,63 | 7,37 | 675 | 33,8 |
60% | 176,20 | 29,40 | 22,67 | 6,74 | 796 | 37,4 |
70% | 176,20 | 29,05 | 22,72 | 6,33 | 910 | 40,6 |
80% | 176,20 | 28,74 | 22,71 | 6,03 | 1011 | 44,6 |
90% | 176,30 | 28,92 | 23,07 | 5,86 | 1104 | 47,2 |
100% | 176,20 | 28,80 | 23,13 | 5,68 | 1193 | 50,2 |
Messwerte 2x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM
2x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Push
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 150,50 | 28,58 | 21,56 | 7,02 | 354 | - |
50% | 150,10 | 27,90 | 21,56 | 6,33 | 432 | - |
60% | 149,40 | 27,32 | 21,60 | 5,72 | 530 | - |
70% | 149,10 | 27,03 | 21,67 | 5,36 | 613 | - |
80% | 149,10 | 26,90 | 21,74 | 5,16 | 649 | - |
90% | 149,00 | 26,71 | 21,80 | 4,91 | 767 | - |
100% | 149,10 | 26,61 | 21,86 | 4,76 | 840 | - |
Bei dieser Konfiguration wurde die Akustikmessung leider nicht nachgeholt.
2x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 149,80 | 29,42 | 22,23 | 7,19 | 355 | 29,8 |
50% | 149,50 | 28,51 | 22,16 | 6,36 | 430 | 30,2 |
60% | 149,10 | 27,94 | 22,09 | 5,85 | 525 | 30,5 |
70% | 149,00 | 27,58 | 22,06 | 5,52 | 607 | 31,1 |
80% | 148,90 | 27,40 | 22,10 | 5,30 | 685 | 32,9 |
90% | 148,80 | 27,24 | 22,09 | 5,15 | 758 | 34,7 |
100% | 148,60 | 27,12 | 22,11 | 5,00 | 830 | 36,8 |
2x Mo-Ra3 420 mit NF-A20 PWM Push/Pull
PWM | Flow l/h | Wasser °C | Umgebung °C | Delta T °K | RPM | dB(A) |
40% | 149,50 | 28,41 | 21,82 | 6,59 | 357 | 29,3 |
50% | 149,20 | 27,71 | 21,77 | 5,94 | 436 | 29,4 |
60% | 149,00 | 27,24 | 21,75 | 5,50 | 536 | 30,6 |
70% | 148,80 | 26,99 | 21,82 | 5,18 | 620 | 32,9 |
80% | 148,80 | 26,87 | 21,84 | 5,03 | 701 | 36,2 |
90% | 148,90 | 26,78 | 21,92 | 4,86 | 775 | 39,2 |
100% | 148,80 | 26,64 | 21,93 | 4,72 | 849 | 42,0 |
Fazit
Vergleichen wir die Push- und Push/Pull-Messreihen in einem Diagramm, ergibt sich ein recht stimmiges Bild. Das war zu erwarten, schließlich handelt es sich nur um unterschiedlich abgestimmte Varianten des gleichen Lüfters.
Aus meiner Sicht gibt es vier Fragen zu beantworten:
- Push oder Pull?
- Lohnt sich eine Push/Pull Bestückung?
- Welche Vor- und Nachteile hat der NF-A20 HS-PWM gegenüber dem NF-A20 PWM?
- Brauche ich einen zweiten Monsterradi?
Die Frage, ob man besser Push oder Pull verwenden sollte, ist meiner Meinung nach einfach zu beantworten. Hier gibt der eigene Aufbau den Ausschlag und man sollte nutzen, was sich einfacher warten oder überhaupt verbauen lässt. Ich habe lange Zeit eine reine Pull Konfiguration betrieben und konnte anfallenden Staub bequem von der offenen Seite absaugen. Für mich war das ein relevantes Argument. Bei anderen Nutzern lassen sich die Lüfter durch die Aufstellung des Radiators vielleicht nur auf einer bestimmten Seite installieren. Dann würde ich das einfach machen und mir keinen Kopf darum machen.
Die Push/Pull Bestückung ist so eine Sache. Bei dem Vollpreis von 35 bis 40 Euro pro Lüfter empfinde ich das Preis-Leistungs-Verhältnis dieses Upgrades als schlecht. In etwa erreicht die Push/Pull Konfiguration in einer Leistungsstufe die Werte der nächsthöheren Stufe einer Einzelbestückung (40% Push/Pull = 50% Push oder Pull, usw.). Spielt Geld keine Rolle, kann die Leistung etwas verbessert werden. Ebenso wenn die Lüfter günstig geschossen werden können. Ansonsten würde ich die Konfiguration nur als Vorstufe zu einem zweiten Mo-Ra 3 420 empfehlen.
Der NF-A20 HS-PWM kann einem einzelnen Radiator eine ganze Menge Leistung entlocken, allerdings muss man sich dann auf ohrenbetäubenden Lärm einstellen. Für leisen Betrieb braucht man im Diagramm nur alles links von ~550rpm betrachen. Das sind drei Messpunkte für den NF-A20 PWM und lediglich einer für den NF-A20 HS-PWM. Das war für mich auch in Push/Pull noch gerade so okay und damit meine ich leise wahrnehmbar. Wenn jemand aus irgendeinem Grund zwischenzeitlich absolute Reserven braucht und nur Platz für einen Radiator hat, kann das Sinn ergeben. Während der leise Betrieb von wenigen NF-A20 HS-PWM also noch möglich ist, hört das irgendwann auf. Für meine Zielkonfiguration von 32 Lüftern wäre das sicherlich nichts. Für mich persönlich ist der Regelbereich des NF-A20 PWM besser nutzbar.
Ein zweiter Mo-Ra 3 420 ist ein starkes Upgrade. Für sehr leistungsstarke Systeme klar zu empfehlen. Auch wer es sehr leise und zugleich kühl mag, ist hier richtig aufgehoben. Einseitige Bestückung ist aus meiner Sicht vollkommen ausreichend, da ansonsten der dritte einseitig bestückte Radiator sinnvoller wäre.
Ansonsten lässt sich festhalten, dass mein Testsystem für die sehr leistungsfähigen Konfigurationen fast schon zu schwach war.
Offenen Punkte:
Geräuschpegelmessung ergänzen und Fazit ergänzen
Update 1: 18.04.2023 21:52 Uhr
Rohdaten hinzugefügt