Reviews Arctic Alpine AM4 Passive im Test - Physik vs. Traum vom leisen (aber schnellen) PC 1:0

Igor Wallossek

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Preislich ist der Arctic AM4 Passive als geschwärztes Stück Strang-Aluminium mit seinen ca. 12 Euro Straßenpreis eine sehr verlockende Option, kleinere PCs so ziemlich lautlos kühlen zu können. Doch bisher war die böse Physik ja immer die Spielverderberin größerer Projekte, weil sie sich nun mal nicht so einfach aus den Angeln heben lässt.

Arctic möchte bestenfalls 47 Watt damit problemlos abführen können, sieht aber real eher 35 Watt als Ziel, um z.B. APUs wie den Ryzen 5 2400 GE noch sicher kühlen zu können. Genau da aber bin ich hellhörig geworden, denn ich bin seit Langem auf der Suche nach etwas passendem gewesen. Also habe ich auch die Zeit investiert, das gute Stück mal zu testen....



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Schöner Test (wie immer). Dass es nicht für einen Gaming-PC reicht, hatte ich mir gleich gedacht. Aber für einen Office-PC eine gute Alternative.

Im Büro freue ich mich immer, wenn mein Nachbar Feierabend macht und seinen PC herunterfährt. Mein MacBook Pro arbeitet immer komplett passiv, was im Büro definitiv sehr angenehm ist.
 
und wie schlägt sich hier ein professioneller Passiv-Kühler? (sowas wie Nofan Cr80)
 
Danke für den Link, Dezor. Mir fiel nicht mehr ein, wie dieses Hamsterrad hieß :)
 
Passiv-Kühlung klingt vom Prinzip her interessant, aber letztendlich ist trotzdem ein Luftstrom für eine effiziente Kühlung nötig.
Da vertraue ich lieber auf einen leisen Tower- oder Topblow-Kühler mit vielen Lamellen und Heatpipes, also definitiv nicht den Stock-AMD, und schaue dann, dass ich über die Lüftersteuerung möglichst niedrige Drehzahlen und einen Zero-Mode einstelle.
 
Es kommt darauf an, wie hoch die Abwärme ist. Eine aktive Kühlung ist nicht immer notwendig. Allerdings würde ich persönlich auch lieber leise Lüfter als übermäßig hohe Temperaturen bevorzugen. Ein leiser Lüfter alleine kostet aber teilweise schon mehr als dieser Kühler.

Und eine passive Kühlung ist nicht nur lautlos sondern saugt auch keinen Staub an und ist im industriellen Einsatz im 24/7-Betrieb vorteilhaft. Denn wo kein Lüfter ist, da kann auch kein Lüfter ausfallen ... (nein, mir ist noch kein Lüfter kaputt gegangen, aber billige fangen teilweise an zu rattern)
 
Das man eine Desktop-CPU passiv kühlen kann ist schon ein krasses Szenario (für heutige Verhältnisse; früher war das mal normal.)
Aber für einen Office PC gar nicht so abwegig. Das hat was!

@Igor Wallossek: Wo kommt bei dem Mainboard die M.2 SSD hin? Unter den Chipsatz-Kühler? Kann das was taugen?

Mit M.2 passt das Ganze vielleicht sogar in ein Chieftec IX-01b (https://www.igorslab.de/2013/11/21/chieftec-ix-01b-review-test-praxis/). Eventuell dann doch wieder aktiv gekühlt: z.B. mit einem Noctua NH-L9a-AM4. Hinter den Monitor geschraubt wäre das genau meine Kragenweite.

Der Bauvorschlag von damals treibt mich schon ewig um.
 
Die M.2. wird auf der Platinenunterseite befestigt. Etwas tricky, aber es passt schon. Ansonsten: schönes Board :)
 
Danke für den guten Test Igor ^^, 47Watt für diesen Kühler sind mir gleich recht üppig vorgekommen :D.
 
@Igor Wallossek: In den Wärmebildern von Seite 2 scheint es, dass die Finnen des Passivkühler horizontal angeordnet sind. Für eine optimale Kühlleistung sollten die Kühler-Finnen vertikal ausgerichtet werden, also so wie in diesem Bild
Direction.jpg

und dann sollte das Mainboard vertikal hängend montiert werden, so dass die natürliche Konvektion (durch den Wärmfluss vom Kühler) eine Luftströmung von unten nach oben in Finnenrichtung erzeugt, also sowie wie in der unteren Abbildung in support.arctic.de/products/alpine-am4passive/img/DE/Alpine_AM4_Passive_05.gif.
 
@Igor Wallossek: ... dazu ein Beispiel mit richtiger Anordnung des Passivkühlers: c't 8/16: Wünsch Dir was Supersparsames – Kompakter Heim-Server dessen Celeron G3900 mit dem Arctic Alpine 11 Passive gekühlt wird: "Dank sparsamen Skylake-Celeron und Fujitsu-Mainboard zeigt das Wärmebild des Servers trotz Passivkühlung nur wenige Hotspots wie den Chipsatz (42 °C) oder das PicoPSU-Netzteil (39 °C)": Der Passivkühler ist in diesem Wärmebild kaum wärmer Umgebungstemperatur!
 
Auf den Tag genau 4 Jahre (y)

Links in den Wärmebildern von Igor scheint aber der PCIe Slot zu sein, unten sieht man das RAM und die SATA Ports, damit wäre der Kühler richtig ausgerichtet gewesen.
 
Kann jemand Testberichte verlinken, bei denen die Kühlleistung bei verschiedenen Ausrichtungen verglichen wird? Bei den niedrigen Temperaturdifferenzen halte ich die Wirkung des Kamineffekts für minimal. Ein Kamin zieht schließlich auch erst richtig, wenn er heiß ist.

Aber ich lasse mich gerne durch Fakten eines besseren belehren, ich bin nur zu faul selbst zu googeln ...
 
Bei den niedrigen Temperaturdifferenzen halte ich die Wirkung des Kamineffekts für minimal.
Der Kamineffekt ist bei so kleinen Temperaturdifferenzen minimal. Es ist aber das einzige, was in einem solchen Kühler ohne Lüfter überhaupt für für Konvektion sorgt. Die Temperatur steigt so weit an, bis der Kamineffekt so viel Luftstrom erzeugt dass die Wärme abtransportiert wird.

Wie stark der Kamineffekt ist, kann man physikalisch ausrechnen. Wenn sich Luft (ein ideales Gas) erwärmt, dehnt es sich entsprechend der absoluten Temperatur aus.

Machen wir ein beliebiges Beispiel um die Zusammenhänge grob zu zeigen:
- Umgebungsluft 20 Grad entspricht 293 Kelvin
- Kühler 40 Grad entspricht 313 Kelvin
- Luftdruck 1013 mBar
Der Luftdruck wird proportional zur Temperaturerhöhung kleiner.
1013 mBar / 313 K * 293 K = 948 mBar
Das sind 7 % weniger Luftdruckdruck.

Ein Luft hat beim normalen Luftdruck etwa 1.2 kg/m3. Wenn im Kühler nun 1 dl Luft ist, hat diese Luft bei normalen Verhältnissen 0.12 g. Durch die Erwärmung wird die Luft 7 % leichter. Somit stossen 0.0084 g (0.8 mg) nach oben. Ich hoffe, ich habe nicht zu viele Fehler gemacht. :)

Dieser Auftrieb wirkt auf der Grundfläche des Kühlers (Fläche wenn man von oben schaut). Also muss man das Gewicht durch diese Fläche teilen und bekommt einen Druck pro Fläche. Die nach oben wirkende Kraft wird durch die Reibung der Luft an den Lamellen gebremst, so dass bei einem gewissen Luftstrom ein Kräftegleichgewicht entsteht. Im Grenzbereich von ein paar Millimetern ist die Aerodynamik aber auch mit komplexen Simulationen kaum berechenbar, so dass es keinen Sinn macht, da genauer nachzuforschen. Es geht ja mehr darum, die Zusammenhänge zu sehen.

Auch der schwächste Lüfter erzeugt schon bei tiefer Drehzahl mehr Druck als die Konvektion (Kamineffekt). Bei den langsamsten Silentlüftern auf tiefster Drehzahl macht es noch ein wenig einen Unterschied. Sobald man mit Lüftern stärker lüftet kann man den Kamineffekt aber vernachlässigen.
 
Das klingt zunächst erstmal plausibel. Allerdings hast du den Druckunterschied ja auch bei horizontal angeordneten Kühlrippen. Der Unterschied ist primär das Strömungsverhalten der Luft. Ich würde daher eher den experimentellen Ansatz (= ausprobieren) wählen.
 
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