Eine lange Vorbereitungszeit und detaillierte Planung haben wir investiert, um nachfolgende Zeilen niederschreiben zu können. Allzu häufig wurde in Kühler-Testberichten die potentielle Abweichung oder Fehleranfälligkeit eines Messverfahrens angekreidet. Aus diesem und auch noch einigen weiteren Anlässen, haben wir gleich mehrere neue Verfahren ausgearbeitet. Damit wurde im Online-Bereich ein weltweit einzigartiges und zugleich professionelles Alleinstellungsmerkmal geschaffen, welches es dem Anwender ermöglicht, in einer optimalen Vergleichsgrundlage nachzulesen.
Dabei wird der Kühler unter Praxisbedingungen mit einem Mittelklasse-PC, so wie er mitunter weit verbreitet ist, sowie unter künstlich erzeugten und reproduzierbaren Bedingungen, umfangreich getestet. Letzteres kann mehrere Messungenauigkeiten egalisieren (Mehr zu diesem Thema). Des Weiteren sind Lastzustände von exakt 0 bis 250 Watt Verlustleistung (TDP) zu realisieren.
Nachfolgend gehen wir auf beide angewandten Messverfahren ein - werden detailliert alle zum Einsatz kommenden Komponenten vorstellen und auch erklären, warum und weshalb die Wahl auf diese beide Systeme gefallen ist. Und nun viel Spaß beim Lesen!
Gehäuse
Beginnen wir zuerst mit dem reinen Hardware-Part. Unsere Wahl beim Gehäuse fiel folgerichtig auf das Phanktes Enthoo Luxe, da diese eine schier unendliche Anzahl von Montagemöglichkeiten für Lüfter und Kühler bietet. Gestellt wurde das Gehäuse von unserem Partner Caseking. Als einer der wenigen ATX-Gehäuse am Markt, kann es im Auslieferungszustand und ohne weitere Anpassung, Radiatoren mit einer Größe von bis zu 360 Millimeter aufnehmen. Also genau richtig für kommende All-in-One-Kühlungen.
Trotz der scheinbaren Größe wird mit dem Phanteks Luxe ein Gehäusetyp dargestellt, welcher als guter Richtwert für die meisten Leser angesehen werden kann. Neben all den praktikablen Funktionen, bietet das Gehäuse auch einiges fürs Auge. Im Inneren wurde alles auf maximale Flexibilität getrimmt, so dass der Kühlerwechsel ohne weiteres von Statten gehen kann. Das hervorragende Kabelmanagement tut sein Übriges dazu bei.
Die Steuerung aller Lüfter wird von einer Scythe Kazemaster übernommen. Die Lüfterumdrehungen sind ebenfalls fixiert, dazu aber später mehr. Für die erste Montage stand der Noctua NH-D15 Modell. CPU-Kühler können im Übrigen mit einer Gesamthöhe von bis zu 193 Millimeter verbaut werden – also mehr als genügend Platz. Als Gehäuselüfter verwenden wir die ab Werk verbauten Phanteks Lüfter in der Front (200mm), auf der Rückseite (140mm) und im hinteren Top-Bereich (140mm).
Prozessor
Einige werden jetzt sicher denken „Warum nur ein Intel Core i5-2500K?“. Gleich mehrere Aspekte spielten bei dieser Entscheidung eine Rolle. Zum einen wollen wir ein „Mittelklasse“ System darstellen, welches trotzdem immer noch performant genug ist und zugleich auch ein entsprechendes Maß an Abwärme erzeugen kann. Bei entsprechender Versorgung mit Spannung, kann unsere zum Einsatz kommende Sand Bridge CPU zum wahren Hitzkopf mutieren.
Des Weiteren ging Intel mit Ivy Bridge (u. a. Intel Core i7-3770K) dazu über, den Prozessorkern und den darauf sitzenden Heatspreader nicht mehr zu verlöten, sondern mit minderwertige Wärmeleitpaste zu versehen. Die Folgen waren bzw. sind extrem hohe Temperaturschwankungen innerhalb einer Baureihe. Bei unserem i5-2500K ist der Heatspreader noch verlötet.
Um bei allen Test, sowohl All-in-One Wasserkühlung auch Lüftkühler, immer die gleichen "Verbingungsqualität bieten zu können, verwenden wir dauerhaft die Arctic MX-4 Wärmeleitpaste. Diese ist nicht leitend und kann hinsichtlich der Konsistenz als relativ zäh aber gut verteilbar beschrieben werden.
Mainboard
Beim Mainboard fiel die Wahl auf das ASUS P8Z77-V LE. Das wenig bebaute PCB eignet sich aus unserer Sicht ideal für die Montage von Kühlern aller Art. Von ASUS zum Release als „Budget-Platine“ in den Markt geworfen, richtete sich das Mainboard insbesondere an preisbewusste Käufer.
Grafikkarte
Als adäquate Grafikkarte, welche einst als High-End Produkt durchging, inzwischen leider nur noch als gebrauchte Budget-Lösung zu haben ist, verwenden wir eine ASUS HD 7970 DirectCU II. In Punkto Abwärme, Verbrauch und Dimensionen stellt diese einen nicht zu verachtenden Faktor im System dar, kann aber auch als guter Durchschnitt in vielen anderen PCs angesehen werden.
Arbeitsspeicher
Als Arbeitsspeicher kommt ein 8GB Kingston HyperX Genesis Kit (KHX1866C9D3K3) zum Einsatz. Dieser besteht aus zwei Modulen zu je 4 GB, welche im Dual-Channel-Modus betrieben werden. Sie sind auf den Takt 1600 MHz sowie das Timing CL9-9-9-27 eingestellt – gemäß Herstellerangaben (XMP-Profil 1).
Netzteil
Beim Netzteil haben wir uns für das erst vor kurzem von uns getestete be quiet! Straight Power 10 in der 700W Ausführung entschieden. Obendrein gibt es eine 80 Plus Gold Zertifizierung und einen sehr leisen SilentWings 3 Lüfter, so dass diese Komponente in unserer Testumgebung keine entscheidende Position einnimmt.
Festplatte
Für das Windows Betriebssystem und alle weiteren Programme, die für für unsere Tests von Nöten sind, kommt noch eine gewöhnliche Western Digital HDD (WD3200AAJS) im 3,5 Zoll Format mit 320 Gigabyte Speicherplatz, zum Einsatz.
Spezifikationen der Teststation
Die Teststation ist mit vier regelbaren Heizelementen bestückt, welche von 0 bis 250 Watt belastet werden können. Die Genauigkeit beträgt dabei (+/- 0.015°C +0.0002t). Dies wird durch die Benutzung von PT100 RTD Sensoren erreicht. Die Station kann mit bis zu 16 RTD Sensoren bestückt werden. Des Weiteren können auch bis zu 16 Standard Thermosensoren angeschlossen werden. Dann sind zusätzlich noch acht Thermosensoren des K-Type zuschaltbar. Diese K-Type Sensoren zeichnen sich durch eine besondere Genauigkeit aus.
Ein weiterer Pluspunkt ist der integrierte Flow-Sensor. Über diesen Sensor werden Durchfluss und / oder Druckzustände bei Wasserkühlsystemen ermittelt. Hiermit kann man sehr schnell erkennen welche Durchflusseigenschaften oder Druckverluste im Wasserkühlkreislauf herrschen. Die Station ist mit einen 4x20 LCD Display bestückt, an dem man einmal die eingestellten Werte, aber auch die Sensordaten der einzelnen Elemente ablesen kann. Unterhalb des Displays sind drei Knöpfe, über die man alle erforderlichen Parameter für den Test einstellen kann. Die Teststation verfügt weiterhin über einen Ethernet- und einen USB-Anschluss.
Die Simulanten (DIE-Sim) sind jeweils einer QuadCore- oder DualCore-CPU und einer GPU nachempfunden. Hierbei wurde auf die exakte Maßeinhaltung Wert gelegt. In den DIE-Sim's wurden zwei Bohrungen integriert. In der unteren der beiden Bohrungen ist die Heizpatrone positioniert und in der oberen Bohrung der Temperaturfühler. Dies wurde auch den aktuellen Gegebenheiten einer CPU mit Heatspreader nachempfunden.
Da der DIE-Sim in Schritten von 1-Watt (0-250 Watt) geregelt wird, kann man hier selbst extrem übertaktete CPU's simulieren. Selbst dann hätte man da noch Luft nach oben was die Verlustleistung betrifft. Die Simulatoren sind aus 98% reinen Kupfer gebaut und wurden in einem Temperaturresistenten Material eingebettet.
Software- und Ergebnissermittlung
Die verwendete Software ist umfangreich aber dennoch sehr einfach zu bedienen. Es können alle Sensordaten ausgelesen und natürlich auch die Verlustleistung für die Simulanten eingestellt werden. Alle Daten werden in 1/s Taktung aufgezeichnet und können anschließend über die Exportfunktion als *csv Datei abgespeichert werden.
Die Zeitabstände der Aufzeichnungsfunktion können natürlich für den jeweiligen Test angepasst werden. Wir haben uns für einen 2/s Takt entschieden, da sonst die Datenmenge einfach zu groß werden würde. Die aufgezeichneten Daten werden in den internen Flash-Speicher der Teststation abgelegt und können dann später über den USB Anschluss an den PC übertragen werden. Dies alles in der Summe ermöglicht es uns, ein sehr exaktes Messergebnis auszulesen.
Hardware-Einbau Tower-Kühler
Im Zuge der Definition für die Testbedingen der CPU-Kühler haben wir die Einstellungen des Prozessors, was die Taktraten angeht, verändert und die VCore-Einstellungen gesenkt. So wie jeder Kühler an uns ausgeliefert wird, wird dieser auch getestet. Soll also heißen, auf einen breiten Einsatz eines "Refenzlüfters" wird verzichtet.
Eine Ausnahme stellen CPU-Kühler dar, die ohne Lüfter geliefert werden. Dort verwenden wir den Alpenföhn Wing Boost 2 (120mm und 140mm), welcher als sehr guter Mittelklasselüfter bezeichnet werden kann. In den Übersichtstabellen wird dies nicht separat gekenntzeichnet, jedoch aber im Laufe des jeweiligen Testberichtes ausdrücklich darauf hingewiesen.
Testverfahren Hardware
Die Belastung des Prozessors übernimmt Prime 95 v27.6, ein forderndes Belastungsprogramm, welches eine recht gleichbleibende Belastung der CPU bietet. Der Prozessor wird 20 Minuten lang belastet, am Ende der Belastungszeit wird für 5 Minuten die Durchschnittstemperatur der CPU-Kerne eins bis vier durch AIDA64 5.20.3400 ermittelt. Die Steuerung der Lüfter realisieren wir mit einem Scythe Kazemaster. Die im Gehäuse verbauten Lüfter werden auf 500 U/min fixiert. Die am Kühler verbauten Lüfter regeln wir ebenfalls auf einen Festwert von 1000 U/min herunter.
Aus den in den Testläufen ermittelten Daten errechnen wir dann die Temperatur der CPU in Abhängigkeit zur Umgebungstemperatur. Um realistische Werte "wie man es gewohnt ist" zu bekommen, wurden in den Tabellen jeweils 22 Grad Celsius Umgebungstemperatur hinzugerechnet. Somit sind die Angaben in den Tabellen Grad Celsius Angaben. Natürlich ist auch eine solche Datenmenge nicht vor Messtoleranzen gefeit und so sind Schwankungen, im Bereich von 0,5 Grad Celsius bei den gemessenen Temperaturen möglich.
Hardware-Einbau All-in-One Wasserkühlung
Natürlich sollen auch künftig All-in-One-Lösungen mit in Betracht gezogen werden. Die Konstellation aus Pumpe, Radiator und Ausgleichsbehälter in einem gibt es schon seit ein paar Jahren, hatt in den letzten Monaten aber immer mehr den Massenmarkt erobert. Mit dem verwendeten Phanteks Enthoo Luxe sind wir künftig in der Lage, auch Herstellerlösungen mit einem 360mm großen Radiator aufnehmen.
Die ermittelten Werte laufen exponiert von den Kühlercharts, da die selbst auferlegten Vorgaben mit den Wasserkühlern so nicht ganz umsetzbar sind. So wird "lediglich" der Hardware-Betrieb gemessen. Das weiter oben vorgestellt Messverfahren bzw. Aufheizen, wird aber beibehalten.
Messwerte: Hardware
Die ermittelten Testergebnisse entsprechen ausschließlich denen der Komponeten unseres Testsystems. Abweichende Konfigurationen dieser Hardware-Zusammenstellung haben unausweichlich Änderungen der von uns erzielten und dargestellten Messwerte zur Folge.
Messwerte: Teststation
Gemessen an der aktuell "größten" Retail-CPU (Haswell-E), testen wir alle Kühler mit einer fixen Verlustleistung von 150W TDP. Es werden dazu drei Messungen erstellt und daraus ein Mittelwert gebildet, der wiederum dann in der Übersicht erscheint. Des Weiteren wird der Kühler so lang in den Lastzustand versetzt, bis die Temperatur sich auf den Maximalwert eingependelt hat. Im Durchschnitt dauert eine der drei Messungen zwischen 15 und 20 Minuten.
Messwerte: Lautstärke
Gemessen wird mit einem Schallpegelmessgertät "PCE 318" und aus 50 Centimeter Abstand zum Kühler.
Schlusswort
Dieser Übersichtsartikel dient dem Nachweis, wie wir unsere Kühlertests künftig durchführen. Des Weiteren stellt dies die Grundlage dar, die angewendeten Verfahren stetig zu verbessern bzw. zu erweiteren. Änderungen werden wir Schritt für Schritt einpflegen und mit im jeweiligen Messverfahren aufnehmen. Viele weiteren Updates werden folgen - seid also gespannt!
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