Cooling Fans Practice Reviews

Push, pull or push-pull? What can a good case fan do in different installation variants?

Fan measurement chamber and claim

And since there is currently no source that offers realistic and usable data, even in comparison, we have invested a lot of time and money and simply developed our own fan measuring station with the advice of a cooling unit manufacturer and then calibrated it. Here the colleague Pascal Mouchel has done a great job and the result as the model “Sarcophagus I” can be seen in the meantime. The heavy and solid body made of thick MDF boards is screwed, glued and sound-insulated. How it all works and what we can and cannot measure in the end, you will learn in this article.

By now most of it has materialized really nicely, also with a lot of good feedback from the community and technical help from some industry partners. Of course, what we can measure from now on only meets semi-professional requirements, even though all measuring instruments have been calibrated in an elaborate and cost-intensive way. But that’s enough for all areas of what concerns the PC self-construction and -conversion. Of course, we are not a standardization company or the TÜV, but we try to measure everything as accurately as possible, which still remains within a reasonably affordable range.

 

Measuring chamber with sound level control (measurement takes place separately)

 

Tests as case fan and on radiators

Currently, there is always the question of what characteristics such a 120 or 140 mm fan really has. Not every model is suitable for all radiator thicknesses and many a supposed powerhouse loses so much pressure on radiators that it can hardly be called suitable. The data on volume flow (“throughput”) and static pressure in the data sheets are of no help if something works well on a slim radiator and fails completely on a 45 mm radiator.

In the picture we can see the middle partition between the two chambers, which supports the fan and also the radiator. Decoupling is of course very important, and we were fortunate to have expert help in calculating the volume for the chambers. Each of the chambers is also expediently lined with nubby foam and designed in terms of material technology so that there are hardly any disturbing influences.

The “honeycomb” behind the fan was recommended to us by Black Noise and the cooling manufacturer. This means that all coolers are equally well integrated, because each has a different exit angle and this is exactly what can be compensated for. However, due to the honeycomb, there is no tear-off edge and the airflow is directed directly to the outlet.

Radiators and fans are decoupled and screwed down with their own clamping device. On the picture you can see very nicely the improvised clamp with thick washers and insulation material as a base. The control is done by an Aquaero from Aqua Computer, which we bought, so we can control and test the fans by voltage (DC) or by PWM. Both are needed, because many fans, some people don’t know, can’t be brought to the lower and upper limits of the speed range with pure voltage regulation and also show other anomalies, about which we will write something at the appropriate place.

Volume flow

We measure the volume flow at the outlet of the second chamber where the air is blown out. This range is covered relatively accurately by comparative measurement in the measurement setup of the refrigeration partner, so that our testo 410i now delivers quite reliable results to the electronic measurement data acquisition system, which correspond quite well with the reference data of the professional measurement. What is important here is not the price of the equipment, but the appropriate positioning and the exact calibration with series of comparative measurements.

Static pressure

The measurement of the static pressure is carried out as usual as a differential pressure measurement. For this purpose, the special “bowl” is clamped on so that it closes airtight. Here too, of course, measurements were taken with borrowed, professional equipment and time-consuming calibrations were carried out. For this measurement we also use the 510i, a device we purchased ourselves from testo, and also collect the data wirelessly.

Noise emission

Measuring the noise level is a bit tricky, but works quite well in the evening hours at the measurement location. We decided to use dBA or dBC because values below one sone can hardly be measured reliably with still affordable and calibrated equipment and the software conversions of various software programs tend to confuse and become inaccurate in this low range. I’d rather use dBA then, especially since most people can do something with it. The measuring distance is 50 cm from the centre axis of the fan inlet.

We take two approaches to these measurements. For quick and plausibility tests we use a Voltcraft SL 451, which we calibrated according to ISO and whose microphone we placed decoupled from the body. The data acquisition takes place outside the measuring chamber. The Voltcraft SL 451 was made available to us by Conrad Elektronik. It is also the only component not acquired by ourselves. All other measuring instruments including accessories and electronics were purchased by us or provided from private stocks.

Our own purchases include a calibrated measurement microphone with XLR connector and low-noise USB interface. Measurements are taken in the evening and night hours in rural areas, so that one can already be quite satisfied with a basic level of below 26 dB(A). Since everything will be above this anyway during the measurement setup with a distance of 50 cm, this should not be a problem.

We also took the feedback from the community and evaluated the frequency band for each measurement, so you not only get the SPL values (sound pressure) in dB(A), but also a nice frequency analysis that helps to describe the sound character perfectly. Bearing or motor noise, vibrations or the tearing noise on the rotor – everything becomes mercilessly visible.

We will not go into certain details and approaches in this article, because there is still some foreign know-how in this structure and some things would probably be too far for the normal consumer. If you are interested and would like to build something like this, you are of course welcome to contact us. This also applies to all those who would like to contribute suggestions and tips, because we are still at the very beginning and can still correct or expand.

What we measure and how the result looks like, you can see on the next page by means of an exemplary selected fan, which however is anything but our reference. That’s exactly what we are still looking for 🙂

Test setup  
Housing / measuring chamber Two-chamber measurement setup with sound insulation
Volume flow and flow velocity testo 410i (calibrated)
Differential pressure measurement testo 510i (calibrated)
Sound level measurement Voltcraft SL 451 (Conrad, long-term rental, calibrated), measuring microphone Class 2 and USB interface, Smaart 7
Speed control and fan control Aqua Computer Aquaero 6 Pro
Commissioning March / April 2021

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RedF

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Nach dem ich von der 5700XT auf die 6800XT gewechselt bin wurde es viel zu heiß in meinem Gehäuse. Mit Push/Pull lies sich das Problem beheben.

280er Radiator in der Front 2x140 Noctua Push, 2x140 Arctic F14 Pull.

Mir war nicht ganz wohl unteschiedliche lüfter zu nehmen, aber ich hatte sie halt zur Hand.

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Opa-Chris

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84 Kommentare 120 Likes

Wieder ein super Test von Euch, danke dafür!

Mir können die ganzen Premium-Lüfter gestohlen bleiben, denn ich bin vor kurzem von den verbauten Alphacool Eiszyklon Aurora LUX PRO 2 Digital RGB auf die von Euch getesteten ARCTIC P12 PWM PST A-RGB 0dB umgestiegen.

Waren mir die Alphacool selbst bei nur 400u/min schon zu laut und haben kaum Luft bewegt, laufen die Arctics nun mit 1000u/min und sind dabei deutlich leiser, haben wesentlich mehr Leistung und kosten sogar noch weniger. Was will man eigentlich mehr? Hmm...vielleicht die Leuchtgrafik der Alphacools auf den Arctics.....:unsure:😅

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W
Wandermage

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Wandermage

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Wie groß ist der Unterschied von der 5700xt zur 6800xt? Ich empfinde die 5700xt schon als Pizzaofen, deren Tempearturzügelung mühsam ist.

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RedF

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Wandermage

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Ok. Ich meinte den entstandenen Temperaturunterschied im Gehäuse.

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RedF

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Ich kann es dir nicht mehr genau sagen. Habe die 6800XT inzwischen auch unter Wasser.
Es war auf jedenfall genug das es mich störte. Mein Gehäuse ist aber auch ein Airflow alptraum.

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big-maec

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827 Kommentare 475 Likes

Was mir eigentlich auch immer wieder durch den Kopf geht, was passiert wenn man 2 gleiche Lüfter direkt übereinander laufen läßt ?
Bekommt man damit auch eine Leistungssteigerung hin ?

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mer

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Bestaetigt mich, mit meiner billig Arctic Push/Pull Konfig am 360er AIO. (y)

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Wandermage

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34 Kommentare 8 Likes

Danke für die Antwort. Ich denke die Wasser-Lösung wirds bei der nächsten Karte auch bei mir. Manchmal habe ich das Gefühl, egal was ich ins Pure Base 500 reinbastel es wird nicht wirklich kühler. Nur die CPU fühlt sich wohl. :D

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RedF

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4,651 Kommentare 2,549 Likes

Ja werde demnächst mein Silentbase 601 aufsägen. Die Front und der Deckel bekommen ne 360er Blende.

Ich weis garnicht warum ich es damals gekauft habe, war eigetlich klar das die kleinen Schlitze im Deckel nicht reichen werden.

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RX480

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Die Pull-Config sollte man nur mit stufenloser PWM-Steurung verwenden.

Der niedrigste Wert@500U/min ist einfach zu schlecht, und wenn man dann nur zw. min+max Drehzahl wählen kann
hat man eigentlich fast ständig MAX in Betrieb. (für ein Modell mit 2 festen Drehzahlen 500 bzw. 1000)

Push+Pull ist überraschend leise. Wäre die Frage ob 25mm Radi+PP oder 45mm+Push ? (gerade mit 280ern)

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Martin Gut

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7,756 Kommentare 3,561 Likes

Ja, aber der Nutzen ist noch kleiner als bei 2 Lüftern an einem Radiator. Durch den ersten Lüfter wird der Luftstrom in eine Rotation versetzt. Dadurch bewegen sich die Rotorblätter des 2. Lüfters in der bewegten Luft langsamer und wirken weniger.

Das ist der Grund, warum in Turbinen immer mit gegenläufigen Schaufelblättern gearbeitet wird. Man könnte theoretisch natürlich einen links- und einen rechtsdrehenden Lüfter auf einander montieren. Das würde die Wirkung verstärken. Gleichzeitig könnte es aber auch ein Rattern erzeugen, wenn die Luftstösse des ersten auf die Blätter des 2. treffen. Ich würde das nicht machen. Man möchte ja keinen Heli in seinem Gehäuse haben.

Mit einem etwas stärkeren Lüfter bist du also besser bedient als mit 2 auf einander.

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RX480

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1,859 Kommentare 853 Likes

Aber stärker = lauter?

btw.
Ich war damals schwer beeindruckt von dem Modder, der die R7@LM mit 280er+PP >400W betrieben hat.
(war ganz am Anfang mit nem CPU-Block auf der GPU)

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h
hansdampf

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Ja sehr aufwendig, leider was sagt nun konkret der Test?

Da finde ich das hier schon von besseren Nutzen:

View image at the forums

Oder wem noch zusätzlich die Luftdurchsätze etc. interessieren, z.B:

aus:

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Klicke zum Ausklappem
Martin Gut

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7,756 Kommentare 3,561 Likes

Wenn die ganze Technik sonst die selbe ist natürlich ja.

Die Frage war aber, ob 2 Lüfter direkt auf einander montieren Sinn machen könnte. Der Luftdurchsatz dürfte 10 - 20 % höher sein. Das ist kaum der Rede wert und zu wenig um deswegen einen zusätzlichen Lüfter einzubauen und laufen zu lassen. Auf die Lautstärke kann sich der 2. Lüfter sehr unterschiedlich auswirken. Das sieht man ja auch bei den Tests hier an Radiatoren. Wenn es passt, können 2 Lüfter leiser sein, als einer. Es kann aber auch etwa gleich sein. Wenn es die Luft in blöde Schwingungen versetzt, kann es auch bedeutend lauter werden.

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h
hansdampf

Veteran

321 Kommentare 97 Likes

Das halte ich für eine Fehlmessung, denn Schallquellen addieren sich. Das Setup mit den zwei Lüfter ist um angeblich 4 dB leiser ( 100%), was nicht sein kann:

Wenn man sich dann auch mal die Messtoleranz anschaut:

+- 1,4 dB

Dazu noch den Messaufbau, kein schalltoter Raum mit einem sehr großen Volumen (die kleine Messbox ist viel zu klein um Resonanzen zu filtern) sind die Messergebnisse nicht verwunderlich.

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Martin Gut

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7,756 Kommentare 3,561 Likes

Doch, das kann sein. Zwei Lüfter hinter einander teilen sich die Arbeit auf. So laufen beide geringerer Leistung und müssen nicht so viel Druck aufbauen. Im Idealfall zieht die Luft gleichmässiger und ruhiger durch den Radiator und die 2 Lüfter als durch einen. Wie gesagt, kann es aber auch zu unerwünschten Effekten führen und dadurch lauter werden (sogar lauter als die 2 Geräuschquellen addiert).

Dass es lauter wird, wenn man 2 Lärmquellen addiert, ist mir auch klar. Hier hat man aber keine 2 fixen Lärmquellen. Die beiden Lüfter beeinflussen den Luftstrom durch den Radiator, so dass sie nicht gleich laufen wie wenn nur 1 Lüfter verbaut ist.

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Igor Wallossek

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10,175 Kommentare 18,759 Likes

Gemessen wird mit einem kalibrierten Messmicro von Beyerdynamic und Smaart 7 als Software.

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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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