Frage Überlegungen eines Katers über die Verbesserung seiner PC-Kühlung

[garfield36]

Komponenten

Gehäuse: Cooler Master Cosmos C700M
Lüftersteuerung: Corsair Commander Pro
Lüfter: 3x Noctua NF-A14 FLX, 140mm, 2x Noctua NF-P12 PWM, 120mm,
2x Noctua NF-P12 PWM, 120mm
Mainboard: Gigabyte X570S Aorus Master
CPU: AMD Ryzen 9 5950X
CPU-Kühlung: Scythe Mugen 5 PCGH-Edition
RAM: Crucial Ballistix RGB weiß, Kit 32GB, DDR4-3600, CL16-18-18-38
Grafikkarte: MSI GeForce RTX 3090 Gaming X Trio 24G
Sound: Onboard Realtek ALC1220, DAC (ESS ES9018)
SSDs: 1x Samsung SSD M.2 2280 2TB PM9A1 PCIe/NVMe Gen4
1x GIGABYTE AORUS NVMe Gen4 SSD 2TB, M.2
Schnittstellenkarte: RaidSonic Icy Box IB-PCI1901-C32, 1x USB-C 3.2, PCIe
3.0 x4
Netzteil: be quiet! Dark Power 12 850W ATX 2.52

Die Wahl der Gehäuselüfter ist ein oft kontrovers diskutiertes Thema. Es gibt User denen die Leistung am wichtigsten ist, andere bevorzugen möglichst leise Propeller. Am schwierigsten ist die Auswahl, wenn man beides haben will. Der Preis kann natürlich auch ein relevantes Kriterium sein. Ich habe mich für leistungsstarke und dennoch leise Exemplare entschieden. Den Preis habe ich jetzt mal außer Acht lassen können. Die hier aufgezählten Lüfter hatte ich alle in meinem Fundus. Bei einem Neukauf wird der Preis aber schon dreistellig.
Ich habe mich für eine Konfiguration auf Überdruckbasis entschieden.

Einblasend - Front: 3x Noctua NF-A14 FLX, 140mm
- Boden (Netzteilabdeckung): 2x Noctua NF-P12 PWM, 120mm
Ausblasend - Deckel: 3x be quiet! Silent Wings 3 PWM, 140mm

Im Laufe der Jahre habe ich einiges ausprobiert um die Kühlung meines jeweiligen Prozessors zu optimieren. Ich habe die CPU z.B. mit AIOs gekühlt, bin dann aber wieder zur Luftkühlung zurück gekehrt. In meinem Rechner arbeitet ein Ryzen 9 5950X, den ich nicht übertakte. Als Kühler dient ein Scythe Mugen 5 PCGH-Edition, dessen zwei Lüfter sehr leise und effizient arbeiten. Nach 70 Minuten Prime 95 - Small FFTs (tests L1/L2/L3 caches, maximum power/heat/CPU stress) gestalteten sich die Temperaturen folgendermaßen:

Lüfterkurve CPU

​

Obwohl ich eine RTX 3090 eingebaut habe, hält sich die Temperatur auch hier in Grenzen. Bei mir werkt eine MSI GeForce RTX 3090 Gaming X Trio 24G. Dieser habe ich gegenüber einer MSI GeForce RTX 3090 Suprim X 24G den Vorzug gegeben. Die Gaming X Trio bleibt laut Testberichten kühler, was bei einer 50 Watt niedrigeren TGP nicht verwundern sollte.
Auch die Grafikkarte wird nicht übertaktet.

Die maximale GPU-Temperatur nach einem Durchlauf von Time Spy Extreme betrug 82°C. Dann kam jedoch die große Überraschung, beim Hotspot wurden 106°C erreicht.
Diese Temperatur war mir dann viel zu hoch. Ich habe daraufhin die WLP erneuert, aber das hat nichts gebracht.

Inzwischen konnte ich das Problem jedoch lösen. Der springende Punkt war die Positionierung der Grafikkarte. Man kann sie in meinem Gehäuse sowohl konventionell, aber mit einer GraKa-Halterung auch vertikal, oder auch senkrecht einbauen.
Ich hatte die senkrechte Variante gewählt. Als ich meine RTX 3090 dann konventionell in den PCIe-Steckplatz eingebaut hatte, sank der Hotspot auf 92°C. Die Basis-GPU-Temperatur war um 5°C niedriger und betrug 77°C.

Ich finde es schon beachtlich, wieviel die andere Positionierung der Grafikkarte gebracht hat.


Höchste SSD-Temperaturen nach dreimaligem Durchlauf des CDM8-Benchmarks
Samsung OEM Client SSD PM9A1 in Steckplatz A vom Mainboard GIGABYTE X570S AORUS Master mit Kühlkörper vom Board - 64°C Speicherchips/87°C Controller

Mit Kühlkörper be quiet! BZ002 MC1 - 64°C Speicherchips/70°C Controller

An den Temperaturen kann man sehen, dass der bordeigene Kühlkörper vom Stackplatz A eine eher bescheidene Leistung bietet. Der MC1 von be quiet! hält die SSD unter Last gleich um 17°C niedriger. Erwähnen muss ich allerdings, dass ich das Etikett an der SSD erst vor dem Test mit dem MC1 herunter gekratzt habe. Vorher war es noch dran. Es ist allerdings höchst unwahrscheinlich, dass es einen Temperaturunterschied von 17°C ausmachte. Da dürfte der Großteil schon dem Kühlkörper zuzuschreiben sein.
Anführen möchte ich noch, dass auf der Samsung das Betriebssystem und sonstige Programme liegen. Die Gigabyte war und ist hingegen noch leer.

SSD Gigabyte in M.2-Steckplatz D 52°C

 

[meilodasreh]

Danke für die interessanten Daten!

Bezogen auf die GraKa:
Sehr schönes Beispiel dafür, daß es eben nicht darauf ankommt, mit wievielen Lüftern man das Gehäuse bepflastert,
sondern um einen möglichst gleichmäßigen Luftstrom durch das Gehäuse.
Sprich in wiefern bilden die eingebauten Teile an sich einen "Hindernis-Parcours" für die Luft.
Wie oft wird diese umgelenkt, verwirbelt, etc.
Grad die großen GraKas heute stellen ja im Grunde eine komplette Trennwand innerhalb des Gehäuses dar.

Insofern für mein grundsätzliches Verständnis schon immer logischer gewesen:
Kühle Luft von vorne, GraKa längs im Luftstrom (normal eingebaut im obersten PCIe x16 slot), kann sich mit deren eigenen Lüftern die von der Gehäusefront aus unter die Karte strömende Luft einsaugen, und über die slotblende raus)

Was mich interessieren würde bei Deiner Konfiguration:
Luft von vorne rein und nach oben über die komplette "Dachfläche" wieder aus, so weit so gut, aber was ist mit den beiden CPU Lüftern?
Die stehen in einem durch 6 Lüfter in Schwung gehaltenen Luftstrom schräg durch den Innenraum,
und erzeugen ihren eigenen Luftstrom nach hinten.
Lenken also den vermutlich sehr ordentlichen Luftstrom einfach nur etwas um in Richtung nach hinten anstatt nach oben.
Ergo:
Schonmal probiert, einen der beiden (oder sogar beide) CPU-Lüfter abzubauen?
Wür mich interessieren, was das an "plus" bei der CPU Temp ausmacht. Oder ob überhaupt.
CPU fan Anschluss auf dem Mainboard müsste man dann natürlich "umpolen" auf die Deckellüfter, damit das Board nicht meckert!?

 

[garfield36]

Der Scythe Mugen ist sehr voluminös. Bin mir nicht sicher ob eine andere Platzierung möglich ist. Abgesehen davon ligt der Kühler mit den Lüftern ja genau im Luftstrom der Frontlüfter. Und ich denke die oben angeführten Temperaturen sind gar nicht so schlecht. Vor allem da sie unter Prime 95 zustande kamen.

 

[meilodasreh]

Nein ich meinte: für mich ist fraglich, was die CPU-Lüfter da denn überhaupt insgesamt noch zum Luftaustausch beitragen.
Außerdem stehen die doch quer zum Abluftstrom? Die Luft soll durch die drei Deckellüfter nach oben raus, aber der Luftstrom wird durch die CPU-Lüfter quer abgeleitet nach hinten.

Ich sag ja nicht, daß das schlecht funktioniert, aber vom Gefühl her würds ohne die genauso gut funktionieren.
Zumindest rein vom Luftdurchsatz her bringen die mengenmäßig nichts, und "unterbrechen" ggf. durch die im Vergleich zu den ganzen Gehäuselüftern andere/ständig wechselnde Drehzahl auch eher die konstante Strömung.

Andererseits kann bzw. muss ein CPU-Lüfter ja auch besser auf sich u.U. schnell ändernde CPU Temps reagieren können,
von daher wahrscheinlich doch nicht so weise, die wegzulassen, und sich nur rein auf eine konstante Gehäusedurchströmung zu verlassen.

Interessant wärs trotzdem.
Rein strömungsdynamisch ist es auf jeden Fall so, daß sich eine hohe Durchflussmenge erst nach einem gewissen Zeitraum mit konstanten Verhältnissen ergibt.
Ständiger chaotischer Wechsel bedeutet immer erst viele kleine Verwirbelungen, die letztlich nichts anderes als Stau bedeuten, da sich vieles nur im Kreis dreht, aber nicht durch- bzw. weggefördert wird.

Kennt man vielleicht vom täglichen Zähneputzen bzw. dem anschließenden Wegspülen mit dem Wasserhahn.
Erst schwimmt der ganze Rotz nur hier und dort hin und her, aber dann fängts irgendwann an, sich auf einen sich nicht mehr verändernden Strömungsweg einzuschießen, und ab dann läufts besser ab.

 

[Martin Gut]

für mich ist fraglich, was die CPU-Lüfter da denn überhaupt insgesamt noch zum Luftaustausch beitragen.

Die CPU-Lüfter sind vor allem da, um die Luft durch die Lamellen des Kühlers zu bewegen. Ohne CPU-Lüfter würde der Gehäuseluftstrom einfach um den Kühler herum gehen, aber nicht durch ihn hindurch. Luft nimmt immer den bequemeren Weg, wenn sie es kann.

Für den Luftstrom durch das Gehäuse sind die CPU-Lüfter nicht so wichtig. Sie werden üblicherweise nach hinten blasend montiert, weil hinten meist ein ausblasender Lüfter oder zumindest Öffnungen sind. Dann unterstützt es den Gehäuseluftstrom. Wenn man das Gehäuse von unten nach oben belüftet, bringt es so für den Gehäuseluftstrom wenig. Stören tut es aber auch nicht. Da ist normalerweise noch genug Platz dass sich die Luft wieder ausgleichen kann.

Ideal wäre natürlich, wenn die CPU-Lüfter nach oben blasen könnten. Das geht aber bei vielen Kühlern nicht und die Grafikkarte ist im Weg, so dass von unten keine Luft angesaugt werden kann.

 

[meilodasreh]

Für den Luftstrom durch das Gehäuse sind die CPU-Lüfter nicht so wichtig. Sie werden üblicherweise nach hinten blasend montiert, weil hinten meist ein ausblasender Lüfter oder zumindest Öffnungen sind. Dann unterstützt es den Gehäuseluftstrom

Eben.
So würd ich das auch immer bauen. Frischluft von vorne, und im Gehäse dann:
1. GraKa saugt sich ihren Teil durch und fördert gleich nach außen weg
2. CPU Lüfter fördern durch den CPU Kühler nach "hinten oben" und dahinter sitzt gleich der hintere Gehäuselüfter und raus mit der Abwärme

Im Fall vom Garfield (bzw. generell mit Lüftern durch die Decke) stellt sich mir die Frage,
ob die Deckellüfter und die CPU Lüfter sich nicht irgendwie kontraproduktiv beeinflussen.
Die "klauen" sich gegenseitig den Luftstrom.

Du wirst Recht haben, daß daß mehr bringt, wenn die CPU-Lüfter die Luft direkt durch die Lamellen schubsen.
Dann wiederum behaupte ich aber ganz stark, daß mindestens einer der drei Deckellüfter (der "mittigste" überm CPU-Lüfter) sich einfach nur sinnlos dreht.

 

[Martin Gut]

Wichtig finde ich vor allem, dass man nicht nur vorne oben beispielsweise 2 einblasende Lüfter montiert. Die einblasenden Lüfter sollen möglichst unten im Boden oder unten in der Front sein, damit der Luftstrom auch zur Grafikkarte geht und nicht nur oben vorbei.

Wenn man in der Front nicht alle Lüfter auf der verfügbaren Fläche verbaut, muss man auch verhindern, dass die Lüfter Luft aus dem Gehäuse ansaugen. Vor allem wenn vorne eine Front mit recht schmalen Schlitzen montiert ist, passiert das gerne.

1. GraKa saugt sich ihren Teil durch und fördert gleich nach außen weg

Ausser den Founders-Edition blasen die meisten Grafikkarten keine Luft direkt raus. Die Luft wird seitlich aus den Karten im Gehäuse verteilt. Darum ist es wichtig, dass der durch die Gehäuselüfter erzeugte Luftstrom auch dort vorbei geht.

Um die CPU muss man sich nicht so Sorgen machen. Ob die Luft oben oder hinten raus geht, macht da nicht so viel aus. Da ist schon genug Platz, dass sich die Luft verteilt. Der Luftstrom ist ja nicht so schnell, dass man da starke gerichtete Strömungen hat die störende Wirbel erzeugen. Es zieht einfach gemütlich von vorne unten nach hinten oben. Wenn man starke PC-Lüfter voll aufdreht, erzeugen sie einen Luftstrom von 2 bis 4 m/s. Durch das Gehäuse hat es dann mehr Platz als die Lüfterfläche, so dass die Geschwindigkeit langsamer ist. Volle Leistung braucht man normal ja auch nicht.

In der Lüftungstechnik verwendet man ähnliche Geschwindigkeiten bis maximal 2.5 oder 3 m/s. Schnellere Luftströme erzeugen Vibrationen und dadurch Geräusche, die man bei einer Gebäudebelüftung vermeiden möchte. Darum macht man die Kanäle so gross, dass man nicht so schnell blasen muss. Das sind noch Geschwindigkeiten wie schnelles Gehen, aber noch kein zügiger Wind. Also eher ein sanftes Blasen und sicher kein Haartrockner oder Laubbläser der etwas weg fegt.

 

[meilodasreh]

Da redest Du jetzt aber beim Beispiel Gebäudelüftung um Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb von Lüftungskanälen.
Dieses Beispiel 1:1 aufs PC-Gehäuse bzw. dessen Innenleben zu übertragen würde heißen, die vordere Hausfassade besteht aus Lüftern, auf dem Dach sind auch noch ein paar, und im ganzen Gebäude ziehts wie Hechtsuppe mit ein paar m/s.

Und wenns so wäre, würde es unter den Türen durchziehen wie nix Gutes, aber in den Raumecken wird sich die Luft nie so richtig bewegen.
Und genau das meine ich.
Rein Strömungstechnisch sind eckige Kisten halt generell kacke.

Ideal wäre, wenn die beiden Hauptwärmequellen (GraKa und CPU) bzw. deren Kühlflächen jeweils in einen dedizierten (am besten runden) Strömungskanal integriert wären, der mit kühler Außenluft versorgt wird, und am anderen Ende direkt Fortluft (also nach außen).

Das ist aber nicht so.

Die Realität sieht so aus, daß die erwärmte Abluft nicht gleich gezielt nach draußen geht, sondern fleißig im Gehäuse verquirlt wird.
Ideal ist das sicherlich nicht.
Also übertragen auf das obige Beispiel "Gebäudelüftung" dann halt keine Kühlanlage,
sondern eine vollwertige moderne Klimaanlage mit Wärmerückgewinnung.
Und auch langsam bewegte Luft kann sich leider ganz prima verwirbeln und Luftvolumen bleiben in Bereichen "stehen", das hat mit Zyklon, Laubbläser, Fön &Co nichts zu tun.

Aber ich stelle ja auch gar nicht das grundsätzliche Prinzip der heutigen PC-Kühlung/Lüftung in Frage, es funktioniert ja.
Ich sage bloß, daß man bei insgesamt 11 Lüftern (...naja 8, die drei der GraKa mal außen vor gelassen) ruhig mal schauen kann,
ob man nicht ein oder zwei wegschalten kann, weil die so gut wie nix bei-/forttragen.

Ich hatte es im Übrigen irgendwann mal zwischendurch versucht, mit Stücken aus "Ziehharmonika-Lüftungsschlauch" eine direkte Verbindung zu schaffen zwischen CPU-Kühler und vorderem+hinterem Gehäuselüfter.
Ist aber alles halbherzig geblieben und habe auch nie messtechnisch überprüft, ob/was für einen Unterschied es macht.
Das einzige, was richtig gut funktioniert hat:
Ein längeres Reststück Rohr hab ich dann immer im Winter hinten ans Gehäuse gekabelbindert (war noch ein Gehäuse, wo die ganze Abluft hinten durchs Netzteil raus musste)...anderes Ende unten vor die Füße...herrlich, so ein warmer Luftstrom am großen Zeh bei langen Daddelsessions

 

[meilodasreh]

Wichtig finde ich vor allem, dass man nicht nur vorne oben beispielsweise 2 einblasende Lüfter montiert. Die einblasenden Lüfter sollen möglichst unten im Boden oder unten in der Front sein, damit der Luftstrom auch zur Grafikkarte geht und nicht nur oben vorbei.

Ich denke das war auch der Hauptgrund für den positiven Effekt für die Temps durch den Umbau von vertikal auf horizontal.
Die "aufgeständerte" Variante sitzt ja recht weit außen an der Seitenwand mit den Lüftern. Da kommt kaum direkt wirklich kühle Frischluft hin.
Bei der horizontalen Variante ist mehr Platz bzw. ein gerichteterer Frischluftstrom möglich in den Raum zwischen Netzteiltunnel und GraKa.

Ich hab zwar auch schon ne Menge Tests gelesen, in denen es widerlegt wurde, daß die "schicke" vertikale Variante schlecht für die Kühlung ist, allerdings ging immer nicht wirklich eindeutig hervor, ob da auch im geschlossenen Gehäuse gemessen wurde.

 

[DrDre]

Habe 5 140er Lüfter im Gehäuse und überlege auch, wie man das System besser belüften könnte.
Das Gehäuse ist ein Thermaltake Core V51, also recht offen, aber unten, vorne und oben sind Staubfilter.
Vorne sind 2 Lüfter ansaugend, oben über dem CPU Lüfter 2 die rauspusten und hinter dem CPU Kühler auch 1ner rauspustend. Die Frage ob einer der 2 oberen Lüfter dem CPU Kühler Luft klaut ist interessant.
Könnte unten noch einen 120er Lüfter verbauen, der Luft ansaugt.

 

[Martin Gut]

Die Frage ob einer der 2 oberen Lüfter dem CPU Kühler Luft klaut ist interessant.

Um den CPU-Kühler hast du genug Luftbewegung. Ob die nun oben oder hinten raus geht, ist dem Kühler egal. Da brauchst du dir keine Sorgen zu machen.

Hast du die unnötigen Laufwerkskäfige ausgebaut? Die behindern sonst den Luftstrom.

Staubfilter bei den ausblasenden Lüftern oben kannst du entfernen. Dort kommt ja kein Staub rein.

Ein Lüfter unten bringt vor allem mehr Luft zur Grafikkarte. Das ist meist sinnvoll, denn die Ecke unter der Grafikkarte ist oft schlecht belüftet. Da die neuen Grafikkarten in einem solchen Gehäuse am meisten Wärme erzeugen, lohnt es sich, dort mehr Luft durch zu fördern.

 

[DrDre]

Um den CPU-Kühler hast du genug Luftbewegung. Ob die nun oben oder hinten raus geht, ist dem Kühler egal. Da brauchst du dir keine Sorgen zu machen.

Ok, dann ist ja gut. Es wurde nur schon mehrfach in diversen Threads in den Raum geworfen.

Laufwerkskäfige sind raus und alle Kabel sind versteckt, so das nichts im Luftzug ist.
Der Staubfilter oben ist eine magnetische Auflage. Kann aber trotzdem runter, stimmt wohl. Die einfachsten Sachen sind manchmal zu kompliziert.
Ich baue den 120er Lüfter dann mal spaßeshalber ein, habe keinen weiteren 140er zur Hand, und schaue mal was passiert. 3 rein 3 raus sollte dann auch passen.

Und der 'Papp Mod' für die Graka wird bei der Gelegenheit ausprobiert

 

[Martin Gut]

Es wurde nur schon mehrfach in diversen Threads in den Raum geworfen.

Na, ja. Man liest verschiedene seltsame Ansichten, die mit der Physik wenig zu tun haben. Da sollen zu viele absaugende Lüfter zu einem Vakuum im Gehäuse führen, so dass die Luft zum kühlen fehlt oder zu viele einblasende Lüfter sollen einen Luftstau verursachen mit dem sich auch die Wärme staut. PC-Lüfter erzeugen aber maximal einen Druck von ein paar mm Wassersäule. Damit ändert sich der Druck und somit die Luftmenge um nicht mal ein Promille. Es bleibt somit immer praktisch gleich viel Luft im Gehäuse und es kommt immer wieder so viel rein wie raus geht.

Nur einblasende oder nur absaugende Lüfter kann zu einer schlechten Zirkulation führen, aber nicht dazu, dass im Gehäuse zu viel oder zu wenig Luft ist. Bei nur Absaugenden Lüftern wird die Luft natürlich von überall durch alle Löcher angesaugt und damit kommt Staub ins Gehäuse. Aber das ist wieder ein anderes Thema.

Die oberen Lüfter saugen Luft die um den CPU-Kühler ist nach oben. Es strömt aber einfach Luft von unten oder vorne nach. Der Lüfter am Kühler hat immer genug Luft, die er durch die Lamellen blasen kann. Ob die warme Luft dann gerade nach hinten raus oder etwas mehr verwirbelt oben raus geht, ist egal.

 

[DrDre]

So, habe jetzt unten noch zwei P12 verbaut und oben den 'Filter' runter genommen (macht mehr aus als man denkt).
CPU, Mainboard und GPU sind noch etwas Kühler geworden, so im Mittel 3-5 grad. Lüfter laufen bei ca 750 Umdrehungen und sind leicht wahrnehmbar, sobald aber ein Spiel oder Musik läuft, hört man davon nix mehr (Lüfter sind nicht entkoppelt).
Habe noch die MX-5 auf dem Chipsatz, die fliegt demnächst auch runter dann kommt da was vernünftiges drauf. Hoffe das Arctic mir die ersetzt
Hat schon mal wer die Lüfter vom Dark Rock Pro 4 gegen die neuen Silent Wings 4 Pro ersetzt? Mit ein bisl Lüfter-Gehäuse schleifen könnt das doch passen?
Würde anstatt der 2 140 vorn und oben 3 200er noch mehr bringen? Ich glaub das eher weniger.

 

[Martin Gut]

Ich denke, so ist es genügend gut belüftet. Auch wenn du noch mehr Lüfter rein packst, wird das nicht mehr viel ausmachen. Vielleicht schaffst du noch 1 bis 2 Grad tiefer. Aber den Aufwand wird es kaum wert sein.

Ich würde jetzt noch die Lüfterkurve so einstellen, dass der PC im Officebetrieb sehr leise läuft und nur bei Bedarf die Lüfter aufdrehen.

 

[DrDre]

Gute Idee.
Wenn ich mal Lust und Zeit hab setz ich mich dadran.

 

[Tronado]

Würde anstatt der 2 140 vorn und oben 3 200er noch mehr bringen? Ich glaub das eher weniger.

Prinzipiell fördern 200mm bei gleicher Drehzahl mehr Luft als 140er, aber die Geräuschkulisse verändert sich eher negativ, da es so gut wie keinen wirklich hochwertigen und leisen 200mm Lüfter gibt. Vielleicht die Noctua NF-A200 chromax, aber die habe ich noch nie in Aktion gesehen bzw. gehört.

 

[DrDre]

Die 200er von Noctua sollen die besten sein, der Rest eher weniger gut. Ich lass nun alles wie es ist, vielleicht nochmal günstige M2 Kühlkörper und gut ist.

 

[Besterino]

Ich hab von den 200er Noctua (non-Chromax) 20 im Einsatz - sind super und lassen sich an nem Mora fast lautlos (bin da sensibel, höre auch Flöhe husten) bei noch ordentlicher Kühlleistung betreiben.