Frage Grafikkartenkühler: Direct out vs. Top Blower

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GrumoyWombat

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Moin,

schaut man sich Grafikkarten Kühllösungen an, fallen einem zwei Hauptkonzepte auf:
1) Direkter Luftauslass durchs Anschlusspanel (bzw. hier noch direkt davor ein wenig Abluft):
196-front.small.jpg

und
2) Zwei oder drei Lüfter die Luft auf den Kühler drücken.
51dc7gJfnAL._AC_.jpg
.

Bei Konzept 1) sind die Kühlrippen entlang der Grafikkarte um den offensichtlichen Airfow in eben diese Richtung zu ermöglichen. Frischluft rein, über den Kühler und direkt raus aus dem Gehäuse. Klingt erstmal richtig gut.
Lösung 2) wird allerdings bei Partnerkarten häufiger verwendet und ist in der Regel am Ende leiser und kühler.
[Einschub: die neuen 30x0er machen ja noch tollere Moves, da machen die Partnerkarten aber auch meist 2)]

Meine Frage ist nun: Wie soll ich mir den Airflow bei Konzept 2) vorstellen?
Es sieht ja so aus, als wären die Kühlrippen nun quer zur Graka und in etwa die Hälfte der Luft kommt auf der Seite gegenüber vom PCIe Anschluss raus (toll) und die andere Hälfte knallt aufs Mainboard und wird wieder in den Lüfter gesaugt. Das wäre recht "suboptimal" und ich frage mich, ob ich entweder was übersehe oder das zwar so ist, aber durch genug Frischluft unter der Graka halt auch egal. Die eine Seite vom Kühler wird dann einfach schlechter gekühlt, aber es ist einfach genug Material und Kühlleistung vorhanden.
Habt ihr da Ideen? Übersehe ich was? Hat das mal jemand gemodded, irgendwie den Airflow in bestimmte Bahnen gezwungen?
 
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Es gibt sicher wen, der dir ne entsprechende Zeichnung hier reinfrickelt, Kernaussage: die meiste Luft wird ins Gehäuseinnere verblasen. Weswegen vom Prinzip die Auspuffkarten (also #1) zu bevorzugen sind.
 
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Ja, das habe ich gemoddet. Der Anlass dazu war aber die ZeroFan-Steuerung dieser Gigabyte GTX 1650 Super Windforce. Die Lüfter drehten nie gleichmässig sondern pulsierend. Jede Minute kurz auf 1600 RPM aufheulen und dann wieder aus. Bei höherer Temperatur dann immer häufiger aufheulen kann einem echt nerven.

Ich habe dann aus Plexiglas einen Rahmen gebaut und darauf einen 14 cm Noiseblocker B14-1 verbaut. Dann habe ich mir auf der Grundlage von Openhardwaremonitor eine Lüfterregelung programmiert, so dass es jetzt normalerweise lautlos und unter Last leise läuft. (der Lüfter hängt am Mainboard) Die Originallüfter haben vermutlich 2 x 70 m3/h Leistung gehabt und auch recht hoch aufgedreht. Der Noiseblocker hat 75 m3/h, aber es reicht aus um die 100 Watt der Karte zu kühlen.

P1520225.jpg

Ich habe mir zum Kühlprinzip ähnliche Überlegungen gemacht wie du. Durch den Plexiglasaufsatz wird die Luft geziehlt auf die ganze Kühlerfläche geleitet und kann nicht daneben durch. Der Weg, dass die Luft wieder angesaugt werden könnte ist so auch deutlich grösser. Die Luftbewegung unter der Grafikkarte ist in vielen Gehäusen recht knapp. Die Luft kommt meist vorne rein und geht hinten oben raus. Da unten ist oft etwas eine tote Ecke, so dass sich die Luft gerne erwärmt. Die direkt ausblasnede Founders-Edition hat gerade in engen Gehäusen natürlich den Vorteil, dass sie die Wärem weniger in Gehäuse verteilt. Sie hat aber den Nachteil, dass der Luftwiderstand durch die Blende nach aussen den Luftstrom bremst. Dazu ist die Bauart der Tangentiallüfter weniger effizient und lauter als die von anderen verwendeten Radiallüfter.

Da sich bei den meisten Kühlern die Wärme im Gehäuse verteilt, sollte man darauf achten, die Belüftung vor allem im Bereich der Grafikkarte zu verbessern. Ich habe darum einen Lüfter im Boden ansaugend montiert, so dass um die Grafikkarte ein Luftstrom nach oben geht.

Bei meiner Karte sind die Kühlfinnen längs angeordnet. Das macht aber keinen grossen Unterschied. Die Luft verteilt sich zwischen Kühler und Platine und geht so zu sagen in alle Richtungen gleichmässig weg. Bei dir geht vielleicht etwas mehr seitlich raus, bei mir etwas mehr an den Enden. Die Wärme wird aber genauso planlos im Gehäuse verteilt.
 
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Starkes Konzept, find ich gut. Danke fürs posten.
Der schwarze Kunststoff ist noch von der originalen backplate?
Dir scheint mir, falls Du auch klassisch vorne-unten-rein und hinten-oben raus lüftest, genau falsch rum gewinkelt zu sein. Nach oben oder ganz ab wäre gut.
Ich denke gerade über ein lian li lancool 2 mesh nach, da würde mich mein selbst gebastelter Kram optisch stören. Kann man natürlich auch schön machen, dann isses aber wirklich Arbeit.

Ich frage mich auch noch, ob es an der Stelle, wo Frischluft von vorne kommt und graka Abluft nach vorne will, nicht was zu optimieren gibt.
 
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Ja, der schwarze Kunsstoff ist die Backplatte. Ich kann die nicht entfernen, da die Verschraubung des Kühlers von hinten durch die Backplatte geht und ohne Backplatte nicht mehr passen würde. Unterlagsscheiben direkt auf die Platine mit ihren Bauteilen wäre nicht so ideal.

Ich könnte bei meinem Fractal R4 auch oben noch öffnen, damit die Luft besser abzieht. Bei meinen Komponenten (i5-4670K, GTX 1650 Super) entsteht aber nicht so viel Abwärme. Die vorhandene Belüftung reicht gut aus und es wird nicht warm im Gehäuse.
 
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Für Variante 1 ist das Konzept sehr gut.
Bei Grafikkartenlüftern wo die Luft nach hinten und vorne geht dürfen die Vorderen Lüfter nicht zu schnell laufen damit die Wärme aus der Grafikkarte entweichen kann.


Für Variante 2 das und es sollte für längs und Querkühler das Perfekteste sein.

 
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Das größte Problem ist das meist bei Variante 1 die Kühlfläche deutlich kleiner ist, da Versucht wird kompakter zu bauen. Dann wird durch eine höhere Lüfterdrehzahl versucht dies auszugleichen, leider zu lasten der Lautstärke.
Variante 2 hat meist einen sehr viel höheren Platzbedarf, mehr Kühlerfläche und auch mehr und größere Lüfter, setzt aber eine halbwegs vernüftige Gehäusegröße und Lüftung voraus.

Bei Variante 2 sollte vorn rein auf bzw unter höhe der Grafikkarte rein und oben/hinten raus. Hängt auch vom Gehäuse ab und lässt sich auch optimieren, mit wenig Aufwand.
Grundsätzlich, größerer Lüfter, kleinere Drehzahl, selber Luftdurchsatz. Aber auch je mehr Lüfter umso lauter wird es wieder und Hindernisse im Luftstrom sorgen für Geräusche und schlechteren Durchsatz.
 
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Ja, sehe ich genauso. Ein Aspekt der mMn sehr vernachlässigt wird ist die wirkliche Führung des Luftstrom. Wenn man an allen Ecken und Enden Öffnungen hat, was bringt es dann? Ideal ist natürlich, nur die warme Luft raus zu nehmen.
Das 2te Bild von Casi030 ist für mich sowas. Hinten und unterm Radiator zu machen müsste alles verbessern.
 
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Wenn du die Führung des (in den meisten Fällen nur in der Fantasie existenten) Luftstroms zu weit optimierst, überhitzen dir alle Bauteile die keinen eigenen Lüfter haben.

Das Konzept der Top-Blower funktioniert dann recht gut, wenn im Gehäuseinneren viel Volumen ist, das stetig über Gehäuselüfter ausgetauscht wird. Die Luft die von der Grafikkarte an die Umgebung abgegeben wird ist halt nur ein paar °C wärmer als das was angesaugt wird, und die Luft stellt sich ja auch nicht als warmes Paket gleich wieder in die Ansaug-Schlange, sondern sie vermischt sich schnell mit dem Rest der Umgebungsluft und verliert durch Verwirbelung sehr schnell ihre "Strömungsgeschwindigkeit".

Ein System mit dieser Art von Kühler arbeitet dann als Gleichgewichtssystem, die Grafikkarte heizt die Umgebungsluft im gesamten Gehäuse recht gleichmäßig auf (so wie all die passiv gekühlten Bauteile auch), und die Gehäuselüfter kühlen die Luft per Frischluft-Zufuhr wider ab.

Das ganze funktioniert aber nicht mehr, wenn die Gehäuse schlecht designed wurden, Gehäuselüfter fehlen, oder man eine gewaltige Grafikkarte in ein sehr kompaktes Gehäuse baut in dem es schlicht an Volumen fehlt. In diesen Fällen ist dann die "Direct Heat Exhaust" Lösung manchmal tatsächlich effizienter. Im Normalfall scheitert dieses Konzept aber schlicht daran das man mit einem einem Radial Lüfter nunmal deutlich weniger Luft transportiert als mit drei Axial-Lüftern, zumal die ja meist noch etwas größer ausfallen.
 
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Also ganz kann ich dir nicht folgen, ShieTar.
Wieso sollte es keinen Luftstrom geben?
Nimm ein dichtes Gehäuse, hinten 120er vorne unten 120er, da wird die Luft wohl irgendwie strömen. Meinst du mit Luftstrom was anderes als ich? Von mir aus darf der turbulent sein.
Das man bei zu fokusiertem Luftstrom über gpu und CPU aufpassen muss, dass der Rest noch gekühlt wird, sehe ich genauso.
Den Einfluss der Gehäusegröße bewerte ich etwas anders. Entscheident ist für die kühlung der Komponenten der Luftstrom über eben diese und die gesamte, ins Gehäuse abgegebene Wärmeenergie muss aus dem Gehäuse, sonst wird es im Gehäuse immer wärmer. Gleichgewicht stellt sich ein, wenn die Luft so warm wird, dass Luftmenge raus und Wärmeenergiegehalt dieser Luft gleich der Verlustleistung innen ist.
Gehäusevolumen spielt mMn nur für die totzeit eine Rolle. Klar, wenn es so klein wird, dass keine Luft mehr irgendwo hin kommt, wird das ein Problem. Aber diese triviale Grenzfälle müssen wir ja nicht diskutieren.
Der andere Grenzfall wäre ein so riesiges Gehäuse, dass man es "kein Gehäuse" nennen würde. Dann bekommen die Komponenten immer Frischluft, aber das ist auch ein dämliche gedankenkonstrukt.

WWarum das alles kursiv ist.. Bin am Handy, bekomme es net weg. Bitte ignorieren.
 
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Als Strom bezeichnet man halt üblicherweise eine Bewegung von Flüssigkeiten oder Gasen mit einer eindeutigen Richtung. Natürlich existiert ein Luftstrom durch deine Lüfter, aber es ist nicht so das die exakt gleichen Luftmoleküle die gemeinsam in das Gehäuse strömen für eine Zeit im Gehäuse Wärme einsammeln, und dann gemeinsam mit erhöhter Temperatur wieder hinten aus dem Gehäuse strömen.

Das für die Kühlleistung in erster Linie das Austauschvolumen wichtig ist, das die Gehäuselüfter bereitstellen, ist natürlich korrekt. Aber wenn das Volumen in der direkten Umgebung der Grafikkarte zu klein wird, funktioniert das Kühlkonzept der Karte nicht mehr, da der Unterdruck am Eingang der Grafikkarten-Lüfter und der Überdruck am Ausgang des Kühlkörpers sich quasi kurzschließen. In dem Fall fängst du dann wirklich an, wie in deinem Eingangsposting beschrieben, die Luft durch die Grafikkarte zu zirkulieren ohne die Wärme effizient an das (in dem Fall kaum vorhandene) Gehäusevolumen abzugeben.

Die Umkehrung funktioniert natürlich nicht, wie du ganz richtig schreibst. Sobald genug umgebendes Volumen vorhanden ist damit das Kühlkonzept der Grafikkarte funktioniert ändert es nichts mehr an der Kühler-Performance wenn man das Gehäuse-Volumen weiter vergrößert.
 
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Denke wir meinen das Gleiche.
Wir können es auch Strömungsverteilung nennen, aber ich sehe das Gehäuse als recht eingeschwungenes System, Lüfter drehen zwar, aber an sich ist ja alles fix (zeitinvariant). Daher gehe ich davon aus, dass sich da eine spezielle Verteilung ergibt. Aber details..


Ich fasse mal zusammen:
Variante 1) ist vom Prinzip her, also dem Punkt: Warme Luft direkt abführen, eigentlich überlegen. Aber das Konzept wurde immer zu kompakt umgesetzt, primär sind also der geringe Querschnitt für den Luftauslass sowie der sehr laute Lüfter in den üblichen Umsetzungen derart negative Faktoren, dass Variante 1) in der Praxis schlechter ist.
Variante 2) hat einen intrinsischen Fehler, da ein Teil der Abluft aufs Board geblasen wird. Da aber der Raum unter der Grafikkarte idR gut mit Frischluft versorgt wird, ist das kein Problem. Mehr Lüfter und ein größerer Kühlkörper sorgen dann für das bessere Gesamtpaket.

Wenn ihr jetzt auch der Meinung sein solltet, dass die Zusammenfassung so (mehr oder weniger) stimmt, bedeutet das für mich:
Hier müsste man mal eine gescheite Lösung anbringen. Und die aktuelle Zeit der 3-Slot-Lösungen scheint die Tür aufzumachen.

Für mich bleibt dann also die Frage, wie ich es für mich lösen will. Wobei ich erst Anfang Q2 nächsten Jahres mit einem neuen PC rechne. D.h. Die Komponenten und deren Details stehen noch nicht fest. Aber hier geht es ja auch eher ins "wissenschaftliche" auf dieser Seite.
 
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Es kommt auf die Karte an. Die von Martin umgebaute 1650 würde auch mit Radiallüfter und als Auspuffkarte vorzüglich sein, wenn man sich beim Kühler etwas Mühe gibt. Was leider wohl nicht mehr geschieht.
 
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GrumoyWombat hat gesagt. :
Ja, sehe ich genauso. Ein Aspekt der mMn sehr vernachlässigt wird ist die wirkliche Führung des Luftstrom. Wenn man an allen Ecken und Enden Öffnungen hat, was bringt es dann? Ideal ist natürlich, nur die warme Luft raus zu nehmen.
Das 2te Bild von Casi030 ist für mich sowas. Hinten und unterm Radiator zu machen müsste alles verbessern.
Zum Vergrößern anklicken....
Das wir in der Regel auch gemacht alles mit Transparenten Klebeband abdichten was nicht gebraucht wird.
Wenn man z.b. die CPU mit ner 240er AiO kühlt, den restlichen Teil abdeckt wie auch Hinten und den Radi nach hinten verlängert so das sie Luft wirklich nicht im Gehäuse bleibt,dann kannst jede Grafikkarte perfekt von Unten Kühlen und Oben Absaugen.Dem 240er Radi an der Seite sollte das wenig aus machen.


 
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Ich denke, es liegt auch am Kühlerkonstrukt selber. Du hast oben ne alte Nvidia verlinkt, aber auch die neueren Varianten haben alles auf bzw über dem PCB. Bei der verlinkten HIS sieht man im letzten Bild, dass unter dem Lüfter kein PCB ist, sondern der Lüfter quasi 'offen' liegt und sich somit die Luft von dort und oben ansaugen kann (und von hinten wohl auch, eine Aussparung der Plastikabdeckung ist ja zu sehen). Ich vermute deswegen, dass der so bei gleicher Drehzahl mehr kalte Luft ansaugen und durch die Kühlfinnen drücken kann als der in deinem 1. Bild. Also kann man die Drehzahl auf einen Wert verringern, der die Karte genügend belüftet, aber das leiser geschehen läßt als die, die direkt auf dem PCB liegen und lauter sind, um diese Menge einzusaugen.
Ich weiß, dass Igor die (oder die 7850 oder 7870) damals nach Erscheinen auf der alten Seite mal getestet hat und der Lüfter sowie die Lautstärke gut abgeschnitten haben; dazu kam eben noch der Vorteil, dass kaum heiße Luft ins Gehäuseinnere verblasen wurde.
Problem: keiner hat die Karte gekauft, weil die verblödete Masse nunmal unbedingt eine mit offenen Lüftern haben zu müssen meinte. Auch ein Weg, ein gutes Konzept zu Grabe zu tragen. Und nicht lange danach kam auch nix mehr von HIS oder wem anders, nur die altbackenen Dinger wie in dem 1. Bild oder hier.
Ob so ein Konzept mit einer 2080 Ti (oder ähnlich hitzigen Karten) funktionieren kann vermag ich nicht zu sagen.
 
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Da der Auslass mMn sehr limitiert ist, sehe in dem konkreten Konzept auch keine Zukunft. Und dann bleibt nur das Konzept umgekehrt, also Luft zur Front pusten, und das ist auch nicht optimal. Ein Krümmer dran und dann nach oben ist vermutlich das Beste was man da machen kann.
Oder eben die Luft zum Board hin besser leiten.
Damit wäre das für mich dann geklärt.
Viel Luft unter die graka ist Das Beste und fertig.
 
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Die His Iceq waren einfach geil,hatte ich früher auch mit der 2600 xt , 4670 und 5770.....
Ich habe mir z.b. extra Variante 1 als RX5700 zum Testen gekauft weil laut.....
Habe den Kühler über WLP Pads mit dem Metall Deckel verbunden und einfach nur angepasst mit dem Ergebnis das Original 150Watt jetzt lauter sind als 175Watt.
Was leider nervt ist das Lager....
 
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Der Auslaßöffnungsgrößenfolgerung kann ich nicht wirklich folgen. Die 3090 FE ist drei Slots dick. Und deine Schlußfolgerung ist auf beiden Konzepten anwendbar.
Zudem fehlt Möglichkeit 3: Wasserkühlung.
 
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Wasserkühlung ist schnell geklärt:

Vorteile
- Wärme wird direkt zu einem Radiator transportiert.
- Den Radiator kann man so gross machen wie man will. Man muss den Kühler nicht so klein machen, dass er in die übliche 2 - 3 Slot passt.
- Wärme zuverlässig abführbar

Nachteile
- Preis aller Komponenten
- bei jeder neuen Grafikkarte ist ein neuer Kühlblock nötig (Preis)
- Pumpen sind oft nicht so leise, wie man das gerne hätte
- Bauaufwand
- Wasserwechsel nötig
 
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