Dat ganze mal in DE
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1. Präambel:
Nach einer Woche Arbeit mit dem ersten Prototypen bin ich nun mit dem thermischen Test des C4-SFX 2021 fertig. Es war eine Menge Arbeit wegen der vielen Möglichkeiten mit dem Gehäuse. Ich habe eine Menge darüber gelernt, welche Konfiguration funktioniert und welche Konfiguration zu höheren Temperaturen führen wird. Zuerst möchte ich über einige Grundlagen sprechen, damit jeder auf dem gleichen Stand ist, um diesen thermischen Test zu verstehen.
2. Wie funktioniert moderne Hardware:
Moderne Hardware ist sehr intelligent, wenn es um Lüftergeschwindigkeit, Stromverbrauch und Takte geht. Das gilt für moderne NVIDIA- und AMD-GPUs und auch für Intel- und AMD-CPUs. Diese Komponenten versuchen, so hoch wie möglich zu takten, bis sie Takt-, Temperatur- oder Leistungsgrenzen erreichen. Das heißt, wenn die Komponenten nicht richtig gekühlt werden, werden sie im ersten Schritt die Lüfterdrehzahl erhöhen. Wenn dies nicht hilft, werden sie die Taktrate senken. Wenn die Temperaturen niedrig genug sind, werden die Komponenten so hoch wie möglich takten, bis sie die Leistungs- oder Turbotaktgrenze erreicht haben. Jeder Test, der nur die Temps ohne die Takte und Lüfterdrehzahlen zeigt, ist nicht gründlich gemacht.
3. Grundlegende Prinzipien, die die Temperaturen beeinflussen:
Es gibt ein paar Prinzipien, die man kennen muss, um zu verstehen, wie Komponenten effizienter gekühlt werden können oder wie sich Komponenten gegenseitig beeinflussen.
3.1 Abstand des Lüfters zu einer ebenen Fläche:
Ein Lüfter, der sich in der Nähe einer flachen, festen Oberfläche wie einem Tisch befindet, bekommt nicht genug Luft oder kann nicht genug Luft abführen, um mit 100 % Leistung zu arbeiten. Ein Gehäuse, bei dem sich die GPU auf der Unterseite befindet, benötigt höhere Gehäusefüße, damit der GPU-Lüfter genügend Luft bekommt. Aus diesem Grund ist ein Radiator auf der Unterseite des Gehäuses mit schmalen Gehäusefüßen sehr suboptimal. Dies gilt auch für eine Situation, in der sich Kabel oder andere interne Komponenten in der Nähe des Ansaugbereichs eines Lüfters befinden. Eine grundlegende Mindestabstandsregel ist die Lüfterhöhe. Für den C4 habe ich 15mm Füße in der Höhe verwendet. Dies ist eine gute Balance aus Leistung und Ästhetik.
3.2 Abstand des Lüfters zur belüfteten Oberfläche:
Ein Lüfter, der sich sehr nahe an einer belüfteten Fläche befindet, wird weniger Luft aus der inneren Umgebung umwälzen. Zum Beispiel wird in einem Sandwich-Gehäuse, das 3 Slot-GPUs unterstützt, ein Axiallüfter für GPUs mit 2 Slots viel schlechter arbeiten als in einem Sandwich-Gehäuse, das nur für 2 Slot-Karten ausgelegt ist. Es ist einfacher für die GPU, die umgebende Luft anzusaugen. Dies hat mit der Einschränkung der Oberfläche der Lüftungslöcher zu tun. Zum Beispiel ist ein Mesh viel restriktiver als einige größere Lüftungslöcher, weil es wie ein Filter/eine festere Oberfläche wirkt. Für das C4 können Sie die seitlich montierte Halterung im Sandwich-Modus verwenden, um zwei 140-mm-Lüfter zu befestigen und so genügend Luft für eine 2-Slot-GPU bereitzustellen.
3.3 Wärmequelle und -führung:
Eine Wärmequelle, die sich in der Nähe eines Lüftungspanels befindet und mit Lüftern versehen ist, die die Luft aus dem Gehäuse befördern, führt zu wesentlich besseren Gesamttemperaturen. Bei vielen Konfigurationen sehe ich einen Radiator für die CPU-Kühlung an der Front, der Seite oder der Oberseite des Gehäuses mit Lüftern, die zum Ansaugen eingerichtet sind. Dies führt dazu, dass heiße Luft ins Innere des Gehäuses strömt. Diese heiße Luft wird dann von der GPU umgewälzt. Während es einfach ist, diese Situation für die CPU mit einem AIO zu eliminieren, ist es für die GPU, bei der die Lüfter auf Ansaugung eingestellt sind, komplexer. Nur ein entmantelter GPU-Lüfter mit angepassten Lüftern wird dieses Problem lösen. Der größte Konkurrent ist also in jedem Fall die heiße Luft im Inneren, die von den Komponenten recycelt wird.
3.4 Wiederverwendete heiße Luft:
Eine Komponente, deren Ansaug- und Ausblasöffnungen nicht zu einer äußeren belüfteten Fläche des Gehäuses geführt werden, wird heiße Luft von sich selbst oder anderen Komponenten recyceln. Im schlimmsten Fall ist es für die Komponente einfacher, heiße als frische Luft durch eine verengte Lüftungslochplatte anzusaugen. Dies wird in einem ITX-Gehäuse passieren, wenn eine 2-Slot-GPU in einem möglichen 3-Slot-Bereich installiert ist. Dieses Problem ist bei Axiallüfter-GPUs besonders ausgeprägt. Eine andere Lösung könnte ein Gehäuselüfter unter der GPU im ungenutzten Bereich sein, der wie ein Kanal für die Ansaugung funktioniert und die heiße Abluft von der Ansaugung wegdrückt (da Gehäuselüfter größer sind als die GPU selbst).
Ein weiteres Problem der rückgeführten heißen Luft ist eine sich aufbauende thermische Situation. Bei kurzen Lasten ist dies kein Problem, aber bei konstanter Last wird die Wärme immer mehr zunehmen, so dass es sehr lange dauern wird, bis das System eine ausgeglichene Temperatur hat, die viel höher sein wird. Um diesen Effekt aufzudecken, ist es also wichtig, den thermischen Test sehr lange laufen zu lassen.
3.5 Nicht ausgeglichene Lasten:
Die Lüfterdrehzahlen werden nicht von einer einzelnen Komponente gesteuert. Das bedeutet, wenn eine GPU stark belastet wird, wird der CPU-Lüfter nicht hochgekurbelt. Dies kann dazu führen, dass unter starker kombinierter Last die Gesamttemperatur besser sein kann als bei einer einzelnen konstanten Last, wenn eine Komponente heiße Luft in das Gehäuse drückt. Zum Beispiel steht die GPU beim Spielen unter starker Last und drückt heiße Luft in das Gehäuse. Je nach Spiel hat die CPU eine viel geringere Last und die Lüfterdrehzahl am Radiator ist niedriger. Diese Lüfter werden weniger Luft aus dem Gehäuse bewegen und die GPU wird viel mehr heiße Luft recyceln. Also könnte es manchmal besser sein, ein CPU-Lüfterprofil zu haben, das die Geschwindigkeit auch bei mittleren Temperaturen erhöht. Ich weiß, dass dies bei Ryzen nicht so einfach ist, weil die Leerlauftemperaturen ansteigen.
3.6: Lüftergröße und -geschwindigkeit:
In manchen Situationen könnte es besser sein, schlankere Lüfter zu verwenden, die weniger Ansaugzonen für die Ansaugluft benötigen, um 100% Leistung zu erreichen. Alle erläuterten Punkte können sich sogar noch verschlechtern, wenn der Lüfter auf einer langsameren Stufe dreht, weil die Lüftungslöcher oder die Kühlkörperoberfläche restriktiver werden.
3.7: Die perfekte Welt
In einer perfekten Welt arbeiten alle Lüfter gegen eine sehr wenig restriktive Oberfläche, die Wärme wird abtransportiert, so dass sie nicht von anderen Komponenten verwertet werden kann und kein Lüfter befindet sich in der Nähe von festen Oberflächen.
4. Test-Szenario
Für alle Tests im Inneren des Gehäuses habe ich einen kombinierten Test aus Valley Benchmark in 4k und Cinebench R20 Multithread verwendet. Ich habe Cinebench verwendet, weil die Belastung extrem ist, aber weniger, um der GPU eine gewisse Leistung für Valley zu geben. Ein zu harter CPU-Test würde zu einer geringeren GPU-Last im Valley Benchmark führen. Der Valley-Benchmark ist gut, weil er im 4K-Modus weniger CPU-Last erfordert (bei niedrigeren Auflösungen funktioniert er nicht so gut). Es gibt Szenarien, in denen vielleicht die eine oder andere Komponente etwas heißer sein könnte, aber nicht bei kombinierter Last. Wenn Sie einen thermischen Test nur für die eine oder andere Komponente durchführen, wird keine ausgeglichene Temperatur angezeigt. Außerdem ist es wichtig, VSYNC zu deaktivieren, da sonst eine FPS-Kappe die GPU-Last senkt. Jeder Testlauf wurde mit einer Raumtemperatur von 22°C durchgeführt und die Dauer war so lange, bis sich die Thermik für 10min nicht mehr veränderte.
Für die Überwachung zeichnete ich die CPU/GPU Temp (nicht Hotspot), die CPU/GPU Lüftergeschwindigkeit und den CPU/GPU Takt auf. Ich habe die neueste Version von GPU-Z und CoreTemp verwendet.
Zum Testen habe ich die folgende Hardware verwendet:
- Ryzen 9 3900X (mehr Wärme als 3950X wegen des schlechteren Binnings) (145W TDP)
- 32 GB DDR4
- Gigabyte X570I Aorus Pro
- Nvidia RTX 3080 FE oder RTX 3090 FE
- Corsair SF600 Platin
- EKWB 280 AIO + 2x Noctua A12x25 mit Noctua 120 auf 140 Adapter oder 2x Noctua R14S
- Noctua U9S + 2x A9-PWM
Ich habe jede Hardware in der Standardkonfiguration laufen lassen, also kein Undervolting oder deaktivierten Turbo.
Am GPU-Lüfterprofil habe ich keine Änderungen vorgenommen. Das CPU-Lüfterprofil wurde so eingestellt, dass zwischen 60-80°C die Lüfterdrehzahl von 30% auf 100% erhöht wird. Solange die CPU unter 80°C bleibt, hat dies den angenehmen Effekt, dass sich die Lüfter zwischen bester Drehzahl und CPU-Temperatur einpendeln. Für die AIO wurde das Lüfterprofil so eingestellt, dass zwischen 60-80°C die Drehzahl von 70% auf 100% erhöht wird. So war das System im Leerlauf und bei leichter Last unhörbar.
Hier sind die relevanten Testszenarien, die ich für den Testbericht herausgesucht habe. Ich habe noch viele weitere Tests durchgeführt, aber ich glaube nicht, dass diese relevant sind und die Ergebnisse noch schwieriger zu lesen machen werden:
- Classis-Layout - 180° gespiegelt - 280AIO (ausziehen) 2xR14S /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - 180° gespiegelt - 280AIO (einziehen) 2xR14S /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - Standard - 280AIO (herausziehen) A12x25 mit 120-140 Adapter /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - Standard - 280AIO (pull in) A12x25 mit 120-140 Adapter /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - 180° gespiegelt - 280AIO (ausziehbar) A12x25 mit Adapter 120-140 /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - 180° gespiegelt - 280AIO (pull in) A12x25 mit Adapter 120-140 /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - Standard - U9S Dual FAN, R14S push out /RTX 3080 FE
- Classis-Layout - 180° gespiegelt - U9S Dual FAN, R14S push out /RTX 3080 FE
- Sandwich-Layout - Standard - 280AIO (pull out) A12x25 mit 120-140 Adapter /RTX 3090 FE
- Sandwich-Layout -180° gespiegelt - 280AIO (ausziehbar) A12x25 mit 120-140 Adapter /RTX 3090 FE
- Sandwich-Layout - Standard - 280AIO (pull in) A12x25 mit Adapter 120-140 /RTX 3090 FE
- Sandwich-Layout -180° gespiegelt - 280AIO (pull in) A12x25 mit 120-140-Adapter /RTX 3090 FE
5: Testergebnisse
Die Testergebnisse sind getrennt nach Classic und Sandwich nach der Gesamttemperatur (CPU + GPU) geordnet, beginnend mit der niedrigsten.
6. Überprüfung der Konfigurationen:
6.1 Classis-Layout - 280AIO
Das Classis-Layout mit AIO ist eine einfache Grundkonfiguration, die zu sehr guten Temps führt. Der A12x25 schneidet dabei besser ab als die R14S Redux Lüfter. Hier zeigt sich die Stärke dieser gut konstruierten 120-mm-Lüfter. Wenn die Lüfter so konfiguriert sind, dass sie anziehen, erhalten Sie höhere Innentemperaturen. Durch die Zufuhr von Frischluft an allen Wärmetauschern erhalten Sie die besten Temperaturen an CPU und GPU. Wenn die Kühlerlüfter so konfiguriert sind, dass sie herausziehen, werden die CPU- und GPU-Temperaturen sehr ähnlich sein und Sie erhalten niedrigere interne Temperaturen.
6.2 Classis-Layout - Standard - U9S
Diese Konfiguration ist die schwächste im C4-SFX, aber auf der anderen Seite hat sie mich sehr überrascht. Ich habe es so eingerichtet, dass die U9S frische Luft von der Rückseite des Gehäuses ziehen. Bei einem Board mit nicht abgedecktem I/O-Bereich kann man dies sogar noch verbessern, indem man einen 92-mm-Lüfter an der Rückseite des Gehäuses anbringt. Das U9S und der rückseitige Lüfter der RTX 3080FE lassen viel heiße Luft in der Nähe der Gehäusefront entweichen, wo ein seitlich montierter 140-mm-Lüfter sie aus dem Gehäuse befördert. Die Ergebnisse sind sehr beeindruckend für einen so kleinen Luftkühler.
6.3 Sandwich-Layout -280 AIO
Dies ist vielleicht die einfachste, ausgewogenste Konfiguration, ohne die GPU zu entmanteln. Aber auch dies ist mit zwei Lüftern möglich, die an der AIO-Halterung mit einer anderen GPU befestigt werden. Die GPU bezieht Frischluft von der Seite und die AIO bezieht Frischluft von außerhalb des Gehäuses. Wenn Sie dies in einer 180°-Drehung verwenden, werden die Temperaturen noch besser sein.
Sie müssen wissen, dass es unmöglich ist, standardmäßige 140-mm-Lüfter in dieser Konfiguration zu montieren, da sie mit den Clips der Seitenwand kollidieren würden. Aus diesem Grund habe ich den sehr leistungsstarken A12x25 mit dem sehr genialen Noctua SFMA1 Adapter auf dem 280er Radiator verwendet.
Zusätzliche Notizen: Ich habe einige Tests mit einem EKWB 240AIO und A12x25 durchgeführt. Er schneidet 5°C schlechter ab als der 280AIO und hat auch höhere Lüfterdrehzahlen.
7. Letzter Gedanke:
Das war's. Die Produktvalidierung ist abgeschlossen und ich bin sehr zufrieden mit den Ergebnissen. Wir verlassen jetzt das Prototypenstadium und gehen in die Produktionsvorbereitung über.
Vielen Dank, dass Sie meinen langen Text gelesen haben.
Viele Grüße und bleiben Sie sicher