Testsystem und Methodik

Das System für das Lüfter-Roundup entspricht prinzipiell dem Aufbau für Kompaktwasserkühlungen, wird allerdings einigen notwendigen Anpassungen unterzogen. Die Basis mit dem AMD Ryzen 7 1700X (Test) ist unverändert, aber die CPU wird ausschließlich übertaktet eingesetzt. Andernfalls wäre die Wasserkühlung unterfordert und Unterschiede zwischen den Lüftern gingen in der Messungenauigkeit unter.

Testsystem Komponente Bezeichnung Prozessor AMD Ryzen 7 1700X, 3,8 GHz bei 1,35 Volt Mainboard MSI X370 XPower Gaming Titanium Arbeitsspeicher 2 × 8 GB G.Skill FlareX DDR4-3200 Grafikkarte Asus R9 285 Strix (semipassiv) Massenspeicher (SSD) SanDisk Extreme Pro 480 GB Netzteil be quiet! Dark Power Pro 11 850 Watt Gehäuse Thermaltake F51 Suppressor

Wasserkühlung Komponente Bezeichnung CPU-Kühler Alphacool Eisblock XPX Radiator Alphacool NexXxoS UT60 240 Pumpe Alphacool VPP655 (Stufe 5) Ausgleichsbehälter Watercool Heatkiller Tube D5 Temperatursensoren Aqua Computer G1/4" IG/AG Durchflusssensor Aqua Computer High Flow Lüftersteuerung Aqua Computer Aquaero 6 LT

Je zwei Ventilatoren eines Typs werden im Push-Betrieb auf einem 240-mm-Radiator mit 6 cm Bautiefe eingesetzt. Der UT60-Radiator von Alphacool ist mit seiner geringen Lamellendichte von 10 FPI (fins per inch) für langsam drehende Lüfter ausgelegt, was gut zum Testfeld passt, das zum Teil schon bei unter 1.500 U/min endet. Der Radiator wird für den Test nicht in, sondern auf dem Gehäuse platziert. Er liegt seitlich auf dem Gehäusedeckel, um die Wasserkühlung von der Gehäusebelüftung zu entkoppeln – so wird die reine Leistung der Lüfter ohne Temperaturveränderungen oder die Frischluftzufuhr im Gehäuse als weitere Variablen ermittelt. Im geschlossenen Gehäuse wird Luft durch drei 140-mm-Ventilatoren mit 800 U/min umgewälzt. Um die Spannungswandler der CPU auch bei den langen OC-Lastphasen vor Überhitzung zu schützen, wird ein 120-mm-Lüfter direkt auf sie gerichtet.

Möglichst stabile Messbedingungen

Da Lüfter erfahrungsgemäß sehr ähnliche Ergebnisse liefern, müssen die Umgebungsvariablen so konstant wie möglich gehalten werden. Damit die temperaturbedingten Veränderungen des Durchflusses gering bleiben, wird die Pumpe mit voller Leistung betrieben, was einen Durchfluss von 228 l/h +/- 6 l/h bedeutet. Die Raumtemperatur beträgt während der Messungen 24 °C +/- 1 °C (Messung an der Gehäusefront). Durch den auf dem Gehäuse liegenden Radiator kann der Lüfterwechsel bei geschlossenem Gehäuse erfolgen: Das System bleibt während der Tests komplett unangetastet und ungeöffnet. Die Wassertemperatur wird am Ein- und Auslass des CPU-Kühlers gemessen; der Mittelwert beider Sensoren dient als Messgröße.

Testablauf

Die Ventilatoren werden in den Drehzahlstufen 400, 600, 800, 1.200 und 1.500 U/min gemessen. Sollten die minimalen und maximalen Drehzahlen davon abweichen, werden entsprechend zusätzliche Messungen durchgeführt. Insgesamt 32 Durchgänge sind für die sechs Ventilatoren notwendig. Für jeden Messdurchlauf wird das System zunächst für 30 Minuten durch Prime95 aufgeheizt, bevor dann über 5 Minuten das arithmetische Mittel aus Wasser- und Raumtemperatur ermittelt wird.

Die relevante Größe ist die Differenz aus Wasser- und Raumtemperatur. Sie wird als Temperaturdifferenz in Kelvin angegeben. Als realitätsnahes Kriterium für die Auswertung wird der Schalldruckpegel der Ventilatoren auf dem Radiator in einer Entfernung von 10 cm aufgenommen, während das Testsystem ausgeschaltet ist, damit nur die Lüfter einen Beitrag zum Schalldruckpegel liefern. Es werden keine niedrigeren Werte als 33,0 dB(A) angegeben, weil diese nicht stabil reproduziert werden können. Als finale Messgröße dient schließlich die erreichte Temperaturdifferenz in Relation zur Lautstärke der Ventilatoren.

Messergebnisse

Zur Auswertung eines Lüftertests können mehrere Messgrößen genutzt werden. Die einfachste Variante sind die Fixierung von Drehzahlen und die zu mehreren festen Drehzahlstufen erreichte Kühlleistung, welche auf einem Radiator die Differenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur ist. Allerdings berücksichtigt diese Variante nicht, wie laut ein Lüfter bei einer bestimmten Drehzahl ist. Je nach Lager und Geometrie des Lüfters können hier nämlich merkliche Unterschiede bestehen.

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Die Analyse erfolgt daher über den Schalldruckpegel, wobei auf der Y-Achse die Temperaturdifferenz zwischen Wasser- und Raumtemperatur aufgetragen ist. Hier zeigen sich einige interessante Resultate. Zunächst kann dem neuen Noctua NF-A12x25 unzweifelhaft der Sieg bescheinigt werden. Der Ventilator agiert mit deutlichem Abstand besser als alle anderen Konkurrenten. Dies wird aber erst sichtbar, wenn der Schalldruckpegel anstelle der Drehzahl als Vergleichsgröße genommen wird. Gemessen an der Drehzahl wäre der Lüfter etwas schlechter als der Durchschnitt, aber der Ventilator macht das durch seine bei Drehzahlgleichheit wesentlich niedrigere Lautstärke mehr als wett.

Silent Wings eignen sich doch für Radiatoren

Die nächste Erkenntnis betrifft den be quiet! Silent Wings 3. Dem Ventilator wird nachgesagt, aufgrund seines offenen Rahmendesigns schlecht für den Radiatoreinsatz geeignet zu sein. Das stimmt auch – aber nur, solange man das Kühlvermögen über die Drehzahl betrachtet. Wird die Lautstärke mit in die Rechnung aufgenommen, agiert der Ventilator auf Augenhöhe mit dem Noiseblocker NB-eLoop und dem Noctua NF-F12.

Dass dieses Ergebnis nicht uneingeschränkt übertragbar ist, zeigt sich am Lüfter von Nanoxia. Der N.N.V. verzichtet ebenso wie der Silent Wings von be quiet! auf einen geschlossenen Rahmen und ist zudem weniger auf statischen Druck ausgelegt. Damit verliert der Ventilator im Vergleich zur Konkurrenz an Boden. Die absoluten Unterschiede sind allerdings gering, sodass der Lüfter immer noch auf Radiatoren eingesetzt werden kann. Wer aber Wert auf eine möglichst hohe Leistung legt, sollte auf den N.N.V. verzichten.

Eines der beiden eLoop-Testmuster hatte bei sehr niedrigen Drehzahlen hin und wieder mit leichten Laufgeräuschen zu kämpfen, die aber nur manchmal auftraten und bei Drehzahländerungen wieder verschwanden. Abgesehen vom Arctic F12 waren alle anderen Lüfter bei niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten frei von subjektiv wahrnehmbaren Nebengeräuschen.

Ein starker Lüfter muss nicht teuer sein

Der knapp 5 Euro günstige Arctic F12 kann mit dem Dreiergespann an Premiumlüftern bestehend aus be quiet! Silent Wings, Noctua NF-F12 und Noiseblocker NB-eLoop mithalten. Eine Schwäche gibt es vor allem im niedrigen Drehzahlbereich, denn hier macht sich der Preis bemerkbar: Während die teureren Lüfter ohne wahrnehmbare Laufgeräusche arbeiten, ist der Ventilator von Arctic vor allem subjektiv durch seine Nebengeräusche auffällig. Seine Lautstärkekurve steigt von allen Lüftern auch am steilsten an.

Drehzahlintervall und Energieverbrauch

Neben den gemessenen Geschwindigkeitsstufen lassen die meisten Lüfter auch noch niedrigere Drehzahlen zu. Bis auf den Arctic F12 und den Noiseblocker NB-eLoop erreichen alle Lüfter bei PWM-Steuerung deutlich unter 300 U/min. Vorsicht ist allerdings beim Silent Wings von be quiet! geboten, denn dieser kann nicht über die Aquaero-Lüftersteuerng von Aqua Computer (Test) gesteuert werden. Die PWM-Umsetzung des Ventilators ist nicht mit der ursprünglichen PWM-Spezifikation von Intel kompatibel, welche das Aquaero exakt umsetzt. Da sich Mainboard-Hersteller nicht an die genauen Spezifikationen halten und der Ventilator hierfür ausgelegt wurde, ist die Steuerung für den Test daher vom Mainboard des Testsystems umgesetzt worden.

Drehzahlspektrum und Leistungsaufnahme Minimale Drehzahl: Arctic F12 PWM 463 be quiet! Silent Wings 3 120 mm PWM 195 Nanoxia Special N.N.V. PWM 185 Noctua NF-A12x25 PWM 227 Noctua NF-F12 PWM 140 Noiseblocker NB-eLoop B12-PS 482 Einheit: Umdrehungen pro Minute (UPM)

Maximale Drehzahl: Arctic F12 PWM 1.409 be quiet! Silent Wings 3 120 mm PWM 1.321 Nanoxia Special N.N.V. PWM 1.672 Noctua NF-A12x25 PWM 1.902 Noctua NF-F12 PWM 1.450 Noiseblocker NB-eLoop B12-PS 1.503 Einheit: Umdrehungen pro Minute (UPM)

Leistungsaufnahme bei max. Drehzahl (zwei Lüfter): Arctic F12 PWM 5,4 be quiet! Silent Wings 3 120 mm PWM 1,1 Nanoxia Special N.N.V. PWM 2,9 Noctua NF-A12x25 PWM 2,9 Noctua NF-F12 PWM 1,3 Noiseblocker NB-eLoop B12-PS 2,0 Einheit: Watt (W)



Über das Aquaero lässt sich außerdem grob der Energieverbrauch ermitteln, da die Lüftersteuerung die Stromstärke sowie die anliegende Spannung ausgibt. Das Diagramm zeigt die Leistungsaufnahme der Lüfter, die je über einen Y-Adapter im Doppelpack bei maximaler Drehzahl betrieben wurden. Das ineffiziente Schlusslicht sind die Arctic F12, die bei gerade einmal knapp über 1.400 U/min über 5 Watt konsumieren. Die beiden Noctua NF-F12 benötigen bei einer etwas höheren Drehzahl nur ein Viertel der Arctic-Lüfter.

Diese Unterschiede reichen noch nicht aus, um den höheren Kaufpreis der Premiumventilatoren über einen geringeren Stromverbrauch zu amortisieren, aber sie sind ein Indiz für effiziente Motoren sowie reibungsarme Lager.

Linearität der Drehzahlkurve

Wenn Ventilatoren anhand einer Lüfterkurve gesteuert werden sollen, ist ein möglichst linearer Drehzahlverlauf praktisch. Er stellt sicher, dass die Lüfter bei steigender Temperatur allmählich schneller werden und keine plötzlichen Drehzahlsprünge auftreten. Die getesteten Lüfter zeigen sich an dieser Stelle allesamt gut. Die Umsetzung der PWM-abhängigen Drehzahl ist sehr geradlinig – lediglich der Arctic F12 zeigt kleinere Abweichungen im niedrigen Drehzahlbereich, die sich im praktischen Einsatz aber nicht negativ bemerkbar machen.

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