Kühlleistung in unterschiedlichen Belastungen:
Zum Test der Kühlperformance unseres Custom-Loops, basierend auf dem Alphacool Core Storm 360 mm ST30 Set, wurde der i9-12900K mit Prime95 im Small FFTs Test (maximum power/heat/CPU stress) mit konstanter Belastung gefordert. Die Tests wurden mit drei Powerlimits gemäß der TDP und PL1/PL2-Limits der Core i5/i7/i9-CPUs durchgeführt: 125 W, 181 W, 253 W und zusätzlich auch noch mit 200 W. Wir simulieren so einen extremen Dauerlastfall, der im üblichen Einsatz selten bis gar nicht auftritt. Jedoch sollte ein Kühlsystem immer so ausgelegt sein, dass es in der Lage ist, die maximal mögliche Abwärme zu kühlen. Bei unserem Testsystem gilt es zu berücksichtigen, dass wir den Loop offen auf einem Benchtable aufgebaut haben. Die Temperaturen in einem Gehäuse werden etwas höher ausfallen. Zum einen da die weiteren Systemkomponeten je nach Luftstromführung eine zusätzliche Wärme in die Luft bringen und zum anderen da sich die Strömungswiderstände erhöhen und so der Aiflow etwas geringer ausfallen wird.
Zur Erprobung wurden zudem folgende Lüfterdrehzahlen festgelegt:
- 20 % PWM: 800 RPM
- 26 % PWM: 1.000 RPM
- 42 % PWM: 1.500 RPM
- 70 % PWM: 2.000 RPM
- 100 % PWM: 2.600 RPM
Die Drehzahl der Pumpe haben wir auf unterschiedlichen Stufen getetet, uns dann jedoch für die meisten Vergleiche für eine minimale Drehzahl von 2.680 RPM entschieden. Bei höheren Drehzahlen entstand zu viel Wasserbewegung im AGB, sodass sich Luftblasen im System bildeten. Doch dazu mehr in einem der nächsten Abschnitte.
Die erfassten Temperaturen entsprechen dem arithmetischen Mittelwert aller Kerntemperaturen der P-Cores. Die E-Cores sind unkritisch, da deren Temperatur immer unterhalb derer der P-Cores liegt. Diese wurden mittels HWiNFO64 ausgelesen und aufgezeichnet. Bei den Tests lag die Umgebungstemperatur bei etwa 21 – 22 °C.
CPU-Leistung 253 W:
Bei unserem Test mit einer CPU-Leistungsaufnahme von 253 W zeigten sich direkt einige interessante Ergebnisse. Zunächst haben wir die Pumpe auf 2.680 RPM gedrosselt, was in unserem Setup die geringstmögliche Drehzahl war. Dann haben wir die Lüfter auf eine Drehzahl von 800 RPM und 2.600 RPM eingestellt und jeweils den Temperaturverlauf aufgezeichnet. Der Unterschied in der Durchschnittstemperatur der CPU-Kerne lag hier jedoch nur bei 3 °C. Daher haben wir die Zwischenstufen der Drehzahl nicht mehr ausgetestet. Denn auch die Temperatur des wärmsten Kerns blieb durchgängig unterhalb der Schwelle zur thermischen Drosselung, weshalb man hier folgern könnte, dass man sowohl die Pumpe, als auch die Lüfter auf dieser geringen Drehzahl konstant betreiben könnte.
Natürlich haben wir mit 3.500 RPM und 4.500 RPM auch erhöhte Drehzahlen der Pumpe getestet, jedoch liegt hier die Temperatur überraschend höher im Vergleich zu den Messungen mit 2.680 RPM. Hierauf gehen wir in einem eigenen Abschnitt noch genauer ein.
CPU-Leistung 181 W:
Basierend auf den Erfahrungen der ersten Tests haben wir uns nun darauf beschränkt, die maximale und minimale Lüfterdrehzahl bei einer ebenfalls minimalen Pumendrehzahl von 2.680 RPM zu erfassen. Bei einer Dauerbelastung von 181 W stellte sich so bei minimaler Lüfterdrehzahl eine Temperatur von etwa 69 °C und bei maximaler Lüfterdrehzahl von 63 °C ein. Auch hier ist die Differenz mit 5 °C sehr gering.
CPU-Leistung 125 W:
Mit 125 W Dauerlast haben wir die thermische Last nochmal reduziert. Auch hier liegen die Temperaturen mit einer Differenz von 5 °C wieder sehr dicht beieinander. Mit 54 °C für die minimale, und 49 °C für die maximale Lüfterdrehzahl.
CPU-Leistung 200 W:
Nach den Tests mit den verschiedenen Abstufungen des Powerlimits der CPUs schauen wir uns hier nochmal die Kühlleistung bei einer Belastung von 200 W ab. Ein Wert, bei dem wir bereits viele Kühler getestet haben, daher haben wir hier die Lüfterdrehzahl nun auch in mehreren Stufen variiert.
Insgesamt liegen die Temperaturen innerhalb eines schmalen Bandes von etwa 5 °C, wenn man die maximale und minimale Drehzahl vergleicht. Dabei fällt auf, dass die Werte für 2.000 RPM und 2.600 RPM nahezu deckungsgleich verlaufen. Mit einer Reduzierung der Drehzahl auf 1.500 RPM steigt die Temperatur dann um etwa 1,5 °C an. Einen etwas größeren Sprung gibt es mit einer Differenz von 2 °C zu 1.000 RPM hin. Mit er minimalen Drehzahl von 800 RPM steigt die Temperatur noch einmal um 1,5 °C an. So zeigt sich, dass die maximale Drehzahl von 2.600 RPM in unserem Aufbau kaum benötigt wird, hier könnte man bedenkenlos bei 2.000 RPM limitieren. Allgemein kann man jedoch auch sagen, dass bei einer Leistungsaufnahme von 200 W auch die minimale Drehzahl völlig ausreicht, da die CPU-Kerne die 74 °C nicht überschreiten.
Vergleich der Leistungsaufnahmen:
Natürlich schauen wir uns auch hier einen Vergleich über die verschiedenen Leistungsstufen von 125 W, 181 W, 200 W bis hin zu 253 W an. Bei maximaler Lüfterdrehzahl liegen so zwischen einer Last von 125 W und der etwas doppelt so hohen Last von 253 W gut 34 °C bei minimaler Lüfterdrehzahl sind es 32 °C. Für genauere Auswertungen wäre es hier durchaus interessant den Kühlmittelstrom im Loop zu erfassen, so wäre man in der Lage die abgeführten Wärmemengen rechnerisch genauer zu vergleichen.
Vergleich der Pumpendrehzahl:
Erste Erfahrungen zum Einfluss der Pumpendrehzahl haben wir bereits bei der Auswertung der Messungen bei 253 W Systemleistung dargelegt. Die Ursache für den Leistungseinbruch bei höheren Drehzahlen in unserem Loop ist gewissermaßen die große Leistungsreserve der Pumpe. Für den Test haben wir den AGB so weit gefüllt, dass der Lighttower-Effekt sichtbar ist.
Da wir in unserem Loop allerdings einen recht geringen Strömungswiderstand haben und so ein sehr guter Durchfluss möglich ist, gerät das Wasser im AGB durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit stark in Bewegung. Dadurch beginnt die Pumpe Luftblasen einzuziehen, die zum einen die Leistung der Pumpe an sich beschränken, zum anderen aber auch innerhalb des Kühlblocks oder des Radiators Bereiche verstopfen können. Zur Kontrolle haben wir den AGB so gefüllt, dass der Wasserpegel oberhalb des Steigrohres liegt. Doch auch dabei bleibt der Effekt der starken Wasserbewegung bestehen. Hier würde nur ein höherer AGB helfen, da sich hier die starke Wasserbewegung an der Oberseite nicht auf die Pumpe auswirken wird.
Performance im Idle:
Eine große Stärke des Custom-Loops zeigt sich auch in Situationen, wie den Betrieb im Idle. Denn hier liegt die Temperatur der CPU fast 1:1 auf dem Niveau der Raumtemperatur. Denn besonders bei geringen Temperaturdifferenzen machen sich Unterschiede im Wärmeübergangs- und Wärmetransportwiderstand anteilig stärker bemerklich. Sodass hier die großzügig dimensionierte Cold-Plate und gute flächige Verteilung der inneren Struktur besonders helfen.
Zusammenfassung der Tests zur Kühlleistung:
Konkrete Vergleiche zu bisherigen Tests sind nur eingeschränkt möglich, da wir zum einen mit diesem Setup wenig Vergleichswerte haben und zum anderen der Aufbau mit dem Benchtable ein gänzlich anderer ist. Da wir aber zuletzt mit dieser CPU die Alphacool Core Ocean T38 360 mm getestet haben können wir zumindest hier einen gewissen Vergleich herstellen. Überraschend zeigt sich hier, dass die Temperaturen unter Last vergleichbar ausfallen. Die Hauptunterschiede zeigen sich hier im Betrieb im Idle und besonders in der Akustik. Der Custom Loop kann seine wahren Stärken natürlich auch erst dann ausspielen, wenn wir mehrere Radiatoren kombinieren.
