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Ryzen 3000 perfekt kühlen – eine praktische Testreihe auf der Suche nach dem perfekten Wasserblock fürs asymmetrische Design mit interessantem Fazit

Änderungen am Einspritzverteiler (Blättchen)

So gut, so schön. Ich werde nun erst einmal versuchen, den Durchfluss innerhalb der CPU auf die Seite mehr oder weniger stark zu fokussieren, wo die Chiplets (und damit auch die Hotspots) liegen. Dazu habe ich hier mehrere Varianten getestet, die ich jetzt vorstellen möchte. Den Anfang macht  ein einfacher Umverteiler, der den Wasserfluss nur leicht beeinflusst und es endet in einer einem Duschkopf nicht unähnlichen Sprühvariante. Wie gut jede Variante abschneidet, habe ich dann in einer Tabelle zusammengefasst.

Variante 1 – „Deichgraf“

Um das Wasser noch etwas stärker umzuleiten, soll eine Art geschlitzte Nase direkt unter dem Einlass fungieren. Allerdings erzeugt diese Variante mit Sicherheit auch jede Menge Wirbel.

Variante 2 – „Nasenbär“

Man kann die Wassermenge allerdings auch über die Größe des Einlasses über der Kühlplatte regulieren, wobei insgesamt der Druck auf die Platte etwas sinken dürfte.

Variante 3 – „Baseballschläger“

Die löchrige Variante erzeugt zwar weitere Einlass-Strahlen, wird aber wohl nicht so recht überzeugen können, oder doch?  Zumindest sieht es erst einmal sehr technisch aus und wäre zudem ein Marketing-Gag für die PR.

Variante 4 – „Regenwalddusche“

Jede Variante, einschließlich des Originals, habe ich bei 125 Watt produzierter Abwärme 15 Minuten laufen lassen und dabei auch das Delta zwischen der Wassertemperatur und dem Rückgabewert der von AMD kalkulierten CPU-Temperatur (Tctl) überwacht und protokolliert. In der  nachfolgenden Tabelle seht Ihr nun die Durchschnittswerte über die gesamte Messzeit der jeweiligen Varianten im Vergleich zum Original und bei unterschiedlichem Durchfluss als Temperaturwert Tctl in °C (kaufmännisch auf volle Grad gerundet)

  40 l/h 80 l/h 120 l/h 600 l/h
Original 57 °C 55 °C 54 °C 54 °C
Variante 1 57 °C 55 °C 54 °C 54 °C
Variante 2 55 °C 54 °C 53 °C 53 °C
Variante 3 56 °C 54 °C 54 °C 54 °C
Variante 4 57 °C 56° C 55 °C 54 °C
Original 90° Gedreht
58 °C 56 °C 54 °C 54 °C

Wir sehen, das Ergebnis ist reichlich ernüchternd und eine Optimierung würde sich, wenn überhaupt (Variante 2), dann nur bei Systemen mit einem Wasserdurchfluss von 40 l/h (und weniger) lohnen! Alles andere verschwindet im Bereich möglicher Messtoleranzen oder ist den getätigten Aufwand einfach nicht wert! Natürlich betrifft diese Messreihe zudem einen fast schon optimal gestalteten Kühler (über dessen Äußeres man allerdings wohlwollend hinwegsehen muss), so dass es bei nicht optimal gestaltetem Innenleben durchaus noch größere Unterschiede hätte geben können.

Das Drehen des originalen Wasserblocks brachte eine marginale Verschlechterung, die aber erst bei niedrigerem Durchfluss auftritt und die so marginal ist, dass man dies locker vernachlässigen könnte. Doch wo kommen die im eingangs verlinkten Video genannten Unterschiede von bis zu 4 Kelvin (Grad) dann her? Dazu gibt dann das übernächste Kapitel eine aufschlussreiche Antwort.

Versetzen des gesamten Einlasses (Intake)

Abschließend habe ich dann doch einfach mal den Bohrer genommen und das Wasser in Verbindung mit der Variante 3 direkt auf die Hotspot-Seite eingespritzt, die sich als beste Lösung für diese Art der Wasserzufuhr erwies. Den alten, mittigen Einlass habe ich zuvor mittels eines Kunststoffblättchens und etwas Heißkleber verschlossen (Bild unten).

Aber auch hier ist das Fazit das gleiche wie schon beim Test mit den unterschiedlichen Blättchen. Wenn man etwas wirklich messen kann, dann nur bei niedrigerem Durchsatz und auch dann nur in bescheidenem Umfang.

  40 l/h 80 l/h 120 l/h 600 l/h
Original 57 °C 55 °C 54 °C 54 °C
Neuer Intake
55 °C
54 °C
53 °C
53 °C

Ausnahme: AiO-Kompaktwasserkühlung

Die All-in-One Lösungen sind hier eher problematisch und es können Bauart-bedingt durchaus größere Abweichungen bei der Drehung auftreten. Der Hauptauslöser ist die meist deutlich geringere Fläche der Mikrokanäle, weil die meisten AiO auf kleinere CPUs (z.B. Sockel 1151) bzw. Hotspots hin optimiert sind, was natürlich auch eine Kostenfrage ist. Dazu kommt der meist üppige Spielraum, den die Befestigungssysteme noch zulassen, so dass eine optimal zentrierte Positionierung oft genug ein echtes Glücksspiel ist. Da können einige wenige Millimeter nämlich schon einen extremen Unterschied in der Kühlperformance dieser neuen Ryzen-CPUs ausmachen!

Glück hat der, dessen AiO auf AMDs originales Mounting-Kit aufsetzt und an den Nasen eingehängt wird. Das ergibt zumindest eine eindeutige und auch reproduzierbare Positionierung. Warum das so wichtig ist, zeigen die beiden folgenden Grafiken, die auch veranschaulichen, wo die „toten“ Bereiche liegen, an denen kein Wasser zur Kühlung fließt bzw. wo durch die fehlenden Kanäle die Oberfläche drastisch sinkt. Dire rechte Grafik zeigt die um 90 Grad gedrehte Kühlung:

  

Man erkennt sehr gut, dass zudem jeder weitere, durch eine nicht mittig erfolgte Montage hervorgerufene Versatz eine Vergrößerung der nicht aktiv gekühlten Fläche hervorrufen kann. Genau diese Werte sind es dann, die bis zu 4 Kelvin Unterschied und mehr ausmachen können.

Zusammenfassung und Fazit

Der Ryzen ist mit seinen Abmessungen deutlich größer als die Intel-CPUs für den Sockel 1151. Dass es früher keine sichtbaren Performance-Verluste zu vermelden gab liegt einzig und allein darin, dass der Hotspot stets mehr oder weniger zentral  lag, auch wenn sich der längliche Die eines Ryzen 7 2700X auch schon etwas schwerer tat, wenn Luftkühler mit Direkt-Heatpipe-Touch um 90 Grad gedreht auflagen. Bei Ryzens dritter Generation sind die Dies jedoch nach außen gewandert, was generell einen größeren Wasserblock (oder Kühlerboden) erfordert.

Ein guter Wasserblock performt immer dann optimal, wenn die Kanäle , also der aktiv gekühlte Bereich, den Hotspot sauber abdeckt. Dann spielt die Fließrichtung im Inneren nur eine kleinere bis gar keine Rolle. Dass ich hier bei der Umgestaltung der Wasserblöcke überhaupt etwas messen konnte, liegt wohl eher in der Steigerung des Durchflusses auf den betroffenen Stellen begründet, als an einer überlisteten Physik (was ja so gar nicht geht). Denn bei mehr als 40 l/h gerät so eine Messung schon zur aufwändigen Laborarbeit mit akribischer Kontrolle der Wassertemperaturen und Verlustleistung, um überhaupt aus dem Toleranzbereich herauskommen zu können.

Ergo kann man festhalten, dass es viel wichtiger  ist, den Druck gleichmäßig auszuüben, für genügend Durchfluss zu sorgen und notfalls das Spiel mit der Wärmeleitpaste zu üben, bis man es zur Perfektion getrieben hat. allerdings sollte man Wasserblöcke vorziehen, die sich wegen ihrer inneren Größe (für Wasserkanäle genutzte, aktiv gekühlte Fläche!) auch für den Sockel 2066 eignen. Dann klappt es auch mit dem Ryzen, egal in welcher Positionierung. Hauptsache überdeckend. Dann reicht auch ein guter, bereits erhältlicher Kühler völlig aus!

Das mit den AiO-Kompaktwasserkühlern ist hingegen so eine Sache, denn hier wird es bei nicht wenigen Modellen an der viel kleineren Kühlfläche und auch einer oft viel zu ungenauen Positionierung scheitern. Man ist zumindest dann auf der sicheren Seite, wenn man eine sehr definierte Befestigung nutzen kann (z.B. AMDs Original-Mounting) oder sich vorher über die Kompatibilität zu den CPUs informiert. Eine AiO, die beispielsweise auf dem Sockel 2066 keine 200 Watt ordentlich wegbekommt, scheidet dann wohl generell aus. Nur dass man leider nur wenige solcher Tests im Netz findet.

Wer möchte, kann dieses Review natürlich auch als Video anschauen. Knapp 26 Minuten Stand-Up ohne Schnitt:

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Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.