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[Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Lios Nudin

BIOS-Overclocker(in)
[Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung



Das Angebot an AiO-Wasserkühlungen hat sich seit der Veröfffentlichung der Corsair H50 stetig vergrößert. Im Jahr 2012 wurde mit dem Arctic Accelero Hybrid der erste breit verfügbare GPU-Kühler auf Basis einer AiO-Wasserkühlung vorgestellt. Inzwischen ist der verbesserte Nachfolger Arctic Accelero Hybrid II erhältlich und auch NZXT hat sich mit der Kraken G10, einer Vorrichtung zur einfachen Installation der Pumpeneinheit und Montage eines Lüfters, am Markt etabliert.


In vielen PC-Gehäusen stellt die Grafikkarte noch vor der CPU die größte Wärmequelle dar. Durch die Verlagerung der Wärmeabgabe nach außerhalb des Gehäuses sollte dessen Innentemperatur und damit die CPU-Temperatur gesenkt werden können. Das Testsystem sieht wie folgt aus:


  • Gehäuse: Mini-ITX Lian Li Q08
  • Gehäuselüfter: Be Quiet Shadow Wing 140 mm in der Front + Be Qiet Silent Wing 2 im Deckel
  • Mainboard: Asrock H77M-ITX
  • Prozessor: Xeon E3-1230 V2
  • Prozessorkühler: Prolimatech Samuel 17 mit Be Quiet Shadow Wing 120 mm
  • Arbeitsspeicher: 8GB Corsair Vengeance Black DDR3-1600
  • Festplatte: 256GB OCZ Vertex 4
  • Grafikkarte: Asus GTX670-DC2-2GD5
  • Netzteil: 400 Watt Be Quiet Straight Power E9 80+ Gold


Ursprünglich war die Montage der Pumpeneinheit an der Grafikkarte mit Kabelbindern geplant und der Radiator sollte im Gehäusedeckel installiert werden. Beides konnte ich nicht umsetzen, da zum einen der Anpressdruck über die Kabelbinder zu gering war und zum anderen wegen der engen Platzverhältnisse und den unflexiblen Schläuchen die Lüfteröffnung im Deckel nicht zu erreichen war. Die ersten Eindrücke:



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Die einzige Alternative mit den vorhandenen Komponenten war die Montage des Radiators an der Vorderseite des Gehäuses und ein höherer Anpressdruck über eine stabilere Befestigung der Pumpe über Kunststoffbrücken. An diesem Punkt bereute ich die Entscheidung nicht auf die Kraken G10 gesetzt zu haben.



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Da in der Front lediglich die Montage eines 140 mm Lüfters möglich ist, war der Heimwerker gefragt. Die Belüftung des Radiators ist nicht ideal, da der 140mm Lüfter mit einem offenem Rahmen mit dem 120 mm Radiator nicht bündig abschließt und seitlich übersteht. Da die Be Quiet Silent Wing Lüfterserie grundsätzlich wegen ihrem geringen Druckaufbau für Radiatoren weniger gut geeignet ist, machte diese nicht geplante Aktion die Ausgangssituation noch ungünstiger. Da die Kühllösung möglichst preiswert und leise sein sollte, habe ich mich trotzdem für einen Test mit den vorhandenen Komponenten entschieden. Außerdem zu sehen sind die weißen Kunststoffbrücken und der 15 mm tiefe 140 mm Lüfter, der wie bei der Kraken G10 die Kühlung der passiven Bauteile übernimmt und entkoppelt auf dem Gehäuseboden steht.


Die Ergebnisse im Überblick
:



Als Benchmark wird eine Szene aus Crysis 3 verwendet, die aus der Mission "Willkommen im Dschungel" stammt, nicht weit von der PCGH-Benchmarkszene entfernt ist und eine gute Prozessor- und Grafikkartenauslastung erzeugt. Die Benchmarkszene wird für jeweils 40 Minuten durchgeführt und die Werte von Core Temp und GPU-Z automatisch in einer Text- bzw. Excel-Datei festgehalten. Die Bildschirmauflösung beträgt 2880x1800, die der Spielszene 1920x1200. Die Garfikeinstellungen sehen wie folgt aus:



Grafikeinstellungen1-1.jpgGrafikeinstellungen2-2.jpg



Vorab noch ein wichtiger Hinweis:


Bei den Unterpunkten 1.1 bis 2.4 sind mit 12 V bzw. 7 V die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter gemeint. Der flache 140 mm PWM-Lüfter Prolimatech Ultra Sllek Vortex 14, der von 2.1 bis 2.4 zur Kühlung der Bauteile auf der Grafikkartenplatine zum Einsatz kommt, ermöglicht eine Steuerung von 300 bis 1000 U/min und wurde dauerhaft mit 600 U/min betrieben. Die Lüfterdrehzahlen im Überblich:


  • Frontlüfter: Be Quiet Shadow Wing SW1 140 mm (12 V mit 1000 U/min, 7 V mit 583 U/min)
  • Deckellüfter: Be Quiet Silent Wing 2 120 mm (12 V mit 1500 U/min, 7V mit 875 U/min)
  • Prozessorlüfter: Be Quiet Shadow Wing SW1 120 mm (12 V mit 1500 U/min, 7V mit 875 U/min)
  • Grafikkarten-VRM und -PCB Lüfter: Prolimatech Ultra Sleek Vortex 14 (600 U/min)


1. CPU-Luftkühler + GPU-Lüftkühler


Die Konfiguration, die ich vor dem Umbau eingesetzt habe. Kühle Luft wird über den Frontlüfter in das Gehäuse befördert und über das Netzteil und den Lüfter im Deckel abgesaugt. Der CPU-Lüfter saugt die Luft durch den Kühler wo sie im Anschluss vom Netzteil hinausbefördert wird. Der Kühlergebnisse des ursprünglichen GPU Kühler Asus DCII dienen als Vergleichswerte für den anschließenden Test mit der Corsair H55 als AiO-GPU-Wasserkühler. Ohne Vergleichswerte besitzt Messergebnisse wenig Aussagekraft.


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1.1 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 12V betrieben:




Schaubild.jpg

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Die GPU erreicht eine Temperatur von 74°C bei einer maximalen Lüfterdrehzahl des GPU-Kühlers (Asus DCII) von 1920 U/min bzw. 51% und die CPU-Temperatur steigt auf 64°C.



1.2 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 7V betrieben:




Schaubild.jpg

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Nach der Reduzierung der Betriebsspannung der Lüfter auf 7 V steigt die GPU-Temperatur nur minimal auf 77°C an, gleichzeitig erhöht sich jedoch die Lüfterderhzahl des GPU-Kühlers (Asus DC II) auf 2220 U/min bzw. 57%. Die geringere Belüftung macht sich besonders bei der CPU-Kühlung bemerkbar: Hier ist ein Anstieg um 11°C auf 75°C zu verzeichnen.​
 
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Lios Nudin

Lios Nudin

BIOS-Overclocker(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

2. CPU-Luftkühler + GPU-Wakü


Zur Erinnerung: Der Lüfter in der Front wird nun gedreht eingebaut und drückt die Lüft durch den Radiator aus dem Gehäuse. Es wird nur noch durch den mit 600 U/min drehenden 15 mm tiefen Lüfter im Gehäuseboden Luft in den Innenraum befördert. Der Lüfter im Gehäusedeckel befördert weiterhin die Luft aus dem Gehäuse.


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2.1 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 12V betrieben:




Schaubild.jpg

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Auffallend ist der deutliche Temperaturabfall der GPU, die im Vergleich zu 1.1 bei 52°C und damit um 22°C weniger als zuvor ihre Arbeit verrichtet. Der für den Radiator zu große Lüfter mit offenem Rahmen wirkt sich weniger negativ aus als befürchtet. Die Temperatur der CPU ist lediglich um 7°C auf 57°C gefallen.



2.2 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 7V betrieben:



Schaubild.jpg


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Obwohl die Temperaturen der CPU mit 68°C und der GPU mit 71°C niedriger als in 1.2 ausfallen, sind die Temperaturunterschiede von 7°C bzw. 6°C ernüchternd. Was bleibt sind die geringeren Lüfterdrehzahlen und der damit geringeren Laustärke, die den 2200 U/min des GPU-Luftkühlers Asus DC II gegenüberstehen.
 
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Lios Nudin

Lios Nudin

BIOS-Overclocker(in)
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Nun wird der Lüfter im Deckel gedreht und befördert zusätzlich zu dem Lüfter im Boden Luft in das Gehäuse. Die folgenden Resultate sind nur begrenzt mit den Ergebnissen aus 1.1 bis 2.2 vergleichbar, da nicht nur ein
140 mm Lüfter in der Gehäusefront (1.1 und 1.2) bzw. ein flacher 140 mm Lüfter im Gehäuseboden das Gehäuseinnere mit Frischluft versorgt (2.1 und 2.2), sondern der flache 140 mm Lüfter unter der Grafikkarte in der Frischluftzufuhr durch den gedreht eingebauten und damit einblasenden 120 mm Lüfter im Deckel unterstützt wird. Die Ergebnisse sehen wie folgt aus:


2.3 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 12V betrieben:


Schaubild.jpg

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Die CPU- und GPU-Temperaturen fallen mit 51°C und 48°C noch einmal geringfügig um 6°C bzw. 4°C niedriger als bei 2.1 aus. Im Vergleich zu 1.1 sind es demnach 13°C bzw 26°C.



2.4 Die beiden Gehäuselüfter und der Prozessorlüfter werden mit 7V betrieben:




Schaubild.jpg

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Bei 7 V fällt der Temperaturabfall bei der CPU und GPU auf 61°C ebenfalls nur "minimal" größer aus. Der Vorsprung gegenüber 2.2 beträgt 7°C bei der CPU und 10°C bei der GPU, im Vergleich zu 1.2 sind es 14°C (CPU) und 16°C (GPU).



Die Lautstärke der Pumpe:




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Verglichen wird die Pumpenlaustärke mit dem 140 mm Lüfter Be Quiet Shadow Wing bei einer Spannung von 12 V. Da die Lautstärke der Pumpe häufig als Kritikpunk aufgeführt wird, habe ich vorsorglich die Lüftersteuerung Zalman Fan Mate 2 zur Steuerung der Pumpe mitbestellt. Sie ist mit 3-4€ günstig, lässt sich über ein Klebepad variabel am Gehäuse befestigen und ist unabhängig von softwarebasierten Lüftersteuerungen wie Speedfan. Wie sich in meinem Fall herausgestellt hat ist die Pumpe selbst unter 12 V trotz teilweise gelochter linker Seitenwand nicht aus dem Gehäuse herauszuhören und wird 12 V betrieben.



Fazit:


Die Kombination aus CPU-Luftkühler und AiO-GPU-Wasserkühlung erreicht in allen vier Szenarien niedrigere CPU- und GPU-Temperaturen als die Kombination aus CPU- und GPU-Luftkühler. Je höher die Lüfterdrehzahl, desto größer ist der Vorsprung. Positiv herauszuheben ist die Verbesserung der GPU-Temperatur durch den Einsatz einer AiO-Wakü im Vergleich zu einer GPU-Luftkühlung, die um 22°C und unter weiter optimierten Bedingungen um 26°C geringer ausfällt. Die Verbesserung der CPU-Temperatur bleibt jedoch im einstelligen Bereich und fällt damit geringer aus als erwartet.



Ausblick:


Es gibt aktuell mit den eingangs erwähnten Arctic Accelero Hybrid II und NZXT Kraken G10 zwei gute Möglichkeiten, abseits einer richtigen Wasserkühlung die Kombination aus CPU-Luftkühlung und GPU-Wasserkühlung umzusetzten und damit für die CPU und GPU zwei getrennte Kühlzonen zu realisieren. Zur Verdeutlichung und als ein gut umgesetztes Beispiel die Lösung des Community-Mitglieds ramme223:




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1. NZXT Kraken G10


Die NZXT Kraken G10 lässt einem die Wahl sich zwischen einer Radiatorgröße von 120 mm bis hin zu 280 mm selbst das passende Produkt auszuwählen. Es lassen sich lediglich AiO-Wasserkühlungen montieren, deren Pumpeneinheiten von Asetek stammen und wie bei der Corsair H55 an der runden und flachen Bauweise zu erkennen sind. Als ein Beispiel für eine gelungene und ausführlich erklärte Umsetzung mit sehr überzeugenden Testergebnisssen auf einer AMD Radeon 290X eignet sich dieses Video:

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2. Arctic Accelero Hybrid II



Die
Arctic Accelero Hybrid II bietet neben der mit 42 cm längsten Schlauchlänge aller AiO-Wasserkühlungen am Markt auch einen PWM-gesteuereten Lüfter mit einem Drehzahlbereich von 400 - 1,350 U/min und liegt damit deutlich unter den üblichen 1000-2000 U/min. Ein großer Nachteil ist die Inkompatibilität mit Platinen im Eigendesign. Arctic nennt hier die ASUS DirectCU II R9 290 und GTX780-DC2OC-3GD5.​
 
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Klinge Xtream

Software-Overclocker(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Sehr ausführlich:daumen:
AiO ist in dem engen Gehäuse sehr wohl vorteilhaft, weil die Wärme ähnlich DHE direkt rausgeht, in meinem Arc Mini belasse ich es bei Luft.
Ich werde mir also doch nur nen schmalen Lüfter holen und einen 120er im Boden platzieren.
Trotzdem vielen Dank an dich Lios.
 

s-icon

Software-Overclocker(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Danke für den ausführlichen Bericht, zu ITX Kühlung gibt es hier im Forum ja recht wenig themen.
 

Bash0r

Freizeitschrauber(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Auch wenn in diesem thread schon ein paar Monate nichts mehr geschrieben wurde. Danke für den Test und das Review. Ich habe mir nämlich ein ähnliches Vorhaben überlegt. Jedoch wäre das das erste mal, dass ich mich mit Wasserkühlung (AIO und custom) auseinander setze.

Ich habe ein Lian LIQ08B mit einer EVGA GTX680 FTW 2GB und einem Xeon 1230v2. Der Prozessor wird mit einem Thermalright AXP-200 gekühlt und bleibt ausreichend kalt. Nur die GPU muss oft ordentlich pusten. Da die GPU nicht mehr die neueste ist, würde ich ein herunter takten gerne verhindern und habe daher an eine AIO Kühlung gedacht.

Ich werde mich wohl mal ein wenig schlau machen ob H55 + Kraken G10 bei meiner GTX 680 funktionieren und in das Case passen. Leiser und kühler sollte es allemale werden
 
TE
Lios Nudin

Lios Nudin

BIOS-Overclocker(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Der Lüfter der Kraken G10 sitzt bei der GTX 680 ja direkt über den VRMs, was sehr gut ist. Kühler und leiser wird deine EVGA GTX680 FTW 2GB auf jeden Fall. Den Lüfter der im Lieferumfang der H55 beiligt würde ich aber ersetzen. Der Stromturm einer GTX 680 im Referenzdesign kollidiert anscheinend auch nicht mit der Kraken G10.

NZXT Kraken G10 GPU Bracket Review – Techgage

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Bash0r

Freizeitschrauber(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Ja ein anderer Lüfter für die H55 wird dann dazu gekauft.
Trotzallem versuche ich das ganze Zeug gebraucht zu bekommen, da der Neupreis für G10+H55 bei ~100€ liegt und das für eine alte 2GB VRAM Karte nicht mehr viel Sinn macht. Ich hoffe ich werde fündig...
 

Bash0r

Freizeitschrauber(in)
AW: [Erfahrungsbericht] Einfluss der GPU-Abwärme auf die CPU-Kühlung (Mini-ITX, AiO-GPU-Wakü)

Danke für die Tips. Werde aber, wenn ich die Sachen nicht gebraucht bekomme, die G10 und H55 Neu kaufen.

Würden die dann evtl. auch auf eine neue GTX 980/ 980Ti / 390X o.ä. passen?
Ich weiß, die Karten sind noch nicht erschienen, aber Vermutungen kann man ja mal äußern ;-)
 
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