[Diskussion] Berücksichtigung des momentanen Wärmestroms bei der Regelung der Lüfter

[shadowrid0r]

@shadowrid0r, bezüglich der Reihenfolge der Komponenten habe ich folgende Überlegung angestellt:

Unter der Annahme, dass die GPU etwa doppelt so viel Energie an das Wasser abgibt, wie die CPU, ergibt sich aus der Temperaturdifferenz von insgesamt ca. 7 Grad über beide Kühler eine Verteilung von etwa 5 : 2.

Das heißt, bei einer umgekehrten Reihenfolge der Komponenten steigt die CPU-Temperatur um ca. 5 Grad an, während die GPU-Temperatur um ca. 2 Grad absinkt.

Mögliche Optionen:

• Absenken der Absolutwerte durch noch mehr Radiatorfläche (erneute Abschwächung des Durchflusses)
• Absenken der Absolutwerte durch höhere Lüfterdrehzahlen (mehr Krach)
• Absenken der Temperaturdifferenz durch höhere Pumpendrehzahlen (mehr Krach, dafür höhere Effizienz beim Wärmetausch)
• Absenken der Temperaturdifferenz durch eine zweite Pumpe bei gleicher Drehzahl (erhöhte Ausfallsicherheit)
• Umverteilung der Komponenten um die GPU-Temperatur zu senken

@Thomas B., ja meine Temperaturen sind momentan gut, aber es ist auch noch kein Sommer.

Diese 3 hier hatte ich seinerzeit parallel geschaltet. Der Fluss drittelt sich so pro Radi. Die unteren Lüfter pushten durch Diy-Shrouds (Mit Seitenschneider Leergeräumte alte Lüfter). Die obere Lüfter-Phalanx pullte direkt. Ich betrieb das Ganze ´extern´ in Bodennähe. (Ich saß mit meinem PC-Raum damals im Keller und musste selbst im Hochsommer dicke Socken tragen der Boden im Keller war Ganzjährig unangenehm kalt) 3 Pumpen saugten ´kalt´.


Druckseite: Die Pumpen die hinter dem Radiatorengebilde drückten in ´wassertechnisch´ offenen AGB (Da gabs ein Deckel. Der war ´nicht dichtend´ geschlossen) also ab dem AGB drucklos. In der AGB Mitte waren die Ausgänge zu den Wärmequellen. Das ´gekühlte´ Wasser lief drucklos durch die Kühlkötze der Wärmequellen. von den Wärmequellen ging es auf die Radiatoren und ergab es ein , sagen wir mal ´halboffenen´ Kühlkreislauf.
Das Ganze in frontal Sicht


Auch dieses Konstrukt war und blieb ´kalt´. Leider habe ich von Damals keine Messwerte dokumentiert. Ich kann nur sagen ein externer Radiator mit mit 18 120er push/pulls kühlt! Und das Ganze im nicht/kaum wahrnehmbaren Drehzalbereich. Mit Aquaero und Poweradjust lassen die sich auch super Gruppiert steuern...

 

[0-8-15 User]

Bei ca. 350 Watt Abwärme steigt die Temperaturdifferenz bei mir auf bis zu 7 Kelvin an.

Das war falsch.

Mit kalibrierten Temperatursensoren liegt die max. Temperaturdifferenz nur noch bei 3.8 Kelvin.

 

[SpyderHead]

Ich habe 3 Radis im System, einen 480er oben im Deckel, einen 480er unten an der linken Seitenwand und einen 240er unten an der rechten Seitenwand. Am oberen Radi habe ich die Lüfter als Pull angebracht, an den unteren als Push (wird evtl. beim nächsten Umbau geändert auf komplett Push).
Zusätzlich habe ich als Gehäuselüfter vorne unten zwei 120mm Lüfter verbaut und hinten oben einen 140mm.

Ich habe für die Radis zwei Lüfterkurven angelegt, wonach die Lüfter auf dem oberen Radi immer mit min. 4V angesteuert werden und dann mit steigender Wassertemp. hochdrehen. Ab 29°C schalten dann die Lüfter auf den unteres Radis zu und regeln dann auch abhängig der aktuellen Wassertemp. hoch. Fällt die Wassertemp. wieder unter 28°C (ist dann wieder im IDLE der Fall), dann schalten die unteren Lüfter wieder ab.
Dadurch erreiche ich eine Temperaturdifferenz zwischen Wasser- und Raumtemp. von max. ca. 10°C.

Um die aktuelle Gehäusetemperatur zu bekommen, habe ich im Gehäuse oben einen Temp.-Sensor angebracht und regle nach dieser die Gehäuselüfter. Allerdings habe ich diese auf max. 5V begrenzt.

 

[0-8-15 User]

Inzwischen habe ich den CPU Block gereinigt, insgesamt drei und damit alle 90 Grad Winkel entfernt sowie die Durchflussrichtung im GPU Kühler umgedreht. Alle Maßnahmen zusammen haben die GPU Temperatur um ca. zwei Grad gesenkt.

Die Temperatursensoren werden jetzt nicht mehr direkt vom Mainboard, sondern von einem Arduino Nano ausgewertet.
Zusätzlich wird die Temperatur der Raumluft überwacht.

Von den Lüftern ist nur noch ein leises Rauschen zu hören und mit den Temperaturen bin ich jetzt auch sehr zufrieden.

Die minimale Drehzahl der Gehäuselüfter habe ich etwas angehoben, um den semi-passiven Betrieb der zweiten Grafikkarte zu erleichtern.

---

Wiederholung des Tests aus Post #1 (45 Minuten Witcher 3 gefolgt von 15 Minuten Leerlauf):

[table="width: 800, class: grid, align: left"]
[tr]
[td]Lüfterdrehzahl[/td]
[td]Wassertemperatur[/td]
[td]Delta Wasser/Luft[/td]
[td]Delta Wasser/Wasser[/td]
[/tr]
[tr]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[/table]

 

[0-8-15 User]

Ich hab mich noch mal ausgetobt und das Verhältnis zwischen dT Wasser/Luft und dT Wasser/Wasser bei verschiedenen Lüfterdrehzahlen untersucht. Es ist tatsächlich annähernd konstant, und zwar unabhängig von der abgeführten Wärmemenge.

Dieses Verhältnis verwende ich jetzt, um vorherzusagen, welche Wassertemperatur mit welchem Lüfterprofil unter Berücksichtigung der aktuellen Raumtemperatur, gehalten werden kann. In ein schwächeres Lüfterprofil wird nur noch dann gewechselt, wenn davon auszugehen ist, dass die angestrebte Wassertemperatur gehalten werden kann.

[table="width: 500, class: grid"]
[tr]
[td][/td]
[td]Lüfterdrehzahl[/td]
[td]Temperaturverlauf[/td]
[td]dT Wasser/Luft[/td]
[td]dT Wasser/Wasser[/td]
[td]Verhältnis[/td]
[/tr]
[tr]
[td]Profil 1[/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[tr]
[td]Profil 2[/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[tr]
[td]Profil 3[/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[tr]
[td]Profil 4[/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[/table]

 

[raekaos]

Mein WaKü, komplett intern in einem S8, AGB/Pumpe 360UT - Graka - 360XT -360XT - CPU - 240ST / 11x Noctua NF-F12 auf den Radiatoren, 4x NF-S12A und 1x NF-A14 Gehäuselüfter, alle PWM. Die Aquastream XT läuft auf 62,Hz (50%/3750) was laut DFM ca. 81l/h bedeutet.
Umgebung ist ein klimatisiertes Büro.

Meine dT max. Wasser/Wasser ist bei 4 Sensoren, die alle, nach einer Nacht Standzeit, kalibriert wurden, <1 K, unabhängig von der Wasssertemperatur.
Die Wassertemperatur ist beim normalen Arbeiten Office/VMs/Browser/VisualStudio dT max. Raumluft/Wasser <3 K. unter Volllast CPU/GPU Furmark/Prime(<Version 29) 7 K., beim Spielen sehr unterschiedlich zwischen 4-6K, jeweils immer nach 30min gemessen.

Bis 25°C Wassertemperatur laufen alle Lüfter bei 25% mit ca. 280rpm, außer die Lüfter auf den zwei Radiatoren nach der Graka, die Laufen nur bei 20% mit 210rpm. - Unhörbar

Ab 25°C werden alle Lüfter bis maximal 50% bei 30°C geregelt, was eigentlich nur beim Spielen passiert, wobei ich bisher nie mehr als dT 7 K (27°C) erreicht habe.
Eine Außnahme bilden wieder die Lüfter der Graka-Radiatoren, diese werden erst ab 30°C Grafikkartentemperatur, bis 40% bei 50 °C geregelt, wobei die Temperatur selbst nach 30 min Vollast um die ~40 °C errreichen im Idle wird die Karte nicht wärmer als dT Grafikkarte/Wasser 5 K.

Als Sensor für die Wassertemperatur verwende ich die Aquastream, da deren Temp-Sensor mEn deutlich träger ist, als die anderen Wassersensoren ist.

Ich hab verschiedene Konstellationen ausprobiert, mit deaktivierten Lüftern, Steuerung komplett über Wassertemp. etc. bin aber beim aktuellen Setup hängen geblieben, weil es leise ist und denoch hervorragende kühlt. Ähnlich leise habe ich nur ein Corsair 900D mit 2x480er Radiatoren bekommen.

Aso, alles wird über eine Aquaero gesteuert und das System ist ehr schwach mit einem Xeon E3-1230 + EVGA GTX 1080 SC und nur SATA-SSDs bestückt, aktuell ist nicht mal die Grafikkarte übertaktet.

 

[0-8-15 User]

Ich verfolge mit meinen 4 Lüfterprofilen ein ähnliches Prinzip. Die Radiatoren werden schrittweise zugeschaltet. Von extern nach intern und von groß nach klein.

Da ich auf den internen Radiatoren mit starken Vibrationen zu kämpfen hatte, habe ich von Anfang an mit fest vordefinierten Lüfterdrehzahlen gearbeitet. Aber eine Kurven- oder Sollwertregelung wollte ich schon immer mal ausprobieren.

Auf den internen Radiatoren habe ich insgesamt sechs NF-F12 Lüfter sitzen. Die laufen im Lüfterprofil 4 mit knapp 53%. Allerdings verwende ich die mitgelieferten Low-Noise Adapter, die die maximale Drehzahl auf 1200 RPM begrenzen.

Meine dT max. Wasser/Wasser ist bei 4 Sensoren, die alle, nach einer Nacht Standzeit, kalibriert wurden, <1 K, unabhängig von der Wasssertemperatur.

Rein rechnerisch betrachtet müsste deine maximale Wasser/Wasser Temperaturdifferenz irgendwo zwischen 2.5 und 5.0 K liegen.

Kühlmittel Wasser: (250 W * 3600) / (81 kg/h * 4200 J/(kg*K)) -> 2.6 K
Kühlmittel Glykol: (250 W * 3600) / (73 kg/h * 2500 J/(kg*K)) -> 4.9 K

Um auf eine dT Wasser/Wasser < 1 K zu kommen, müsste dein Durchfluss bei über 214 l/h liegen.

 

[raekaos]

Ich prüfe die Tage noch mal alle Sensoren und schau mir die Offsets der Sensoren noch mal an.
Grade kurz geschaut niedrigste Temp vor der GPU 22,3°C , höchste Temperatur nach der CPU 23,2 °C bei Spielen ist die höchste Temeraturdifferenz zwischen vor GPU und nach GPU, dann laufen die Lüfter auf den zwei Radiatoren nach der GPU jedoch auch schneller.

 

[0-8-15 User]

Mir fällt gerade auf, dass meine obige Rechnung nicht berücksichtigt, dass CPU und GPU bei dir durch Radiatoren voneinander getrennt sind. Das erklärt, warum deine Temperaturdifferenzen verhältnismäßig gering sind. Korrigierte Rechnung:

Kühlmittel Wasser: (180 W * 3600) / (81 kg/h * 4200 J/(kg*K)) -> 1.9 K
Kühlmittel Glykol: (180 W * 3600) / (73 kg/h * 2500 J/(kg*K)) -> 3.2 K

4 Sensoren, die alle, nach einer Nacht Standzeit, kalibriert wurden

Direkt nach dem Bootvorgang, liegt die Wasser/Wasser Temperaturdifferenz bei mir schon bei 0.8 Kelvin. Allerdings heizt meine CPU auch deutlich stärker.

 

[raekaos]

Mit dem Aquaero kann man die Sensoren bei ausgeschaltem System am Display anzeigen lassen, was die Kalibrierung einfacher macht.

 

[0-8-15 User]

Das wusste ich nicht. Sehr praktisch!