Erlebnis: Wasserkühlungen – Ein Einblick

Wer Hochleistungskomponenten verwendet oder einfach sein System leiser machen möchte, der wird sich vermutlich schon Gedanken um eine sogenannte Wasserkühlung gemacht haben. Der Markt bietet zu diesem Thema einige Lösungsansätze, die gängigste Lösung ist hierbei die Kompaktwasserkühlung oder auch „All in One – Kühlung“. Diese sind nicht nur für Prozessoren, sondern auch für Grafikkarten und teilweise sogar für Arbeitsspeicher verfügbar. Wer das ganze individueller gestalten möchte, der kann mit einer sogenannten „Custom-Wasserkühlung“ noch wesentlich mehr erreichen – dabei ist nicht nur die Lautstärke und die Kühlleistung, sondern auch das Design ein wichtiger Punkt. Mit diesem Beitrag möchten wir euch eine kleine Übersicht über die Welt der „Custom Wasserkühlung“ zeigen.

 

Planung

Wer mit dem Gedanken spielt, sich eine Wasserkühlung zuzulegen, sollte sich zuvor Gedanken darüber machen. Am wichtigsten sind hierbei die folgenden Punkte:

• Ist eine Wasserkühlung im aktuellen Gehäuse möglich?
• Welche Kühlungskomponenten passen in das Gehäuse?
• Was soll gekühlt werden – CPU, GPU, RAM oder vielleicht sogar die SSD?
• Design?
• Mit RGB?
• Welcher Ausgleichbehälter (Röhre, Distro usw.)?
• Welche Materialien? Schlauch, Rohre aus Glas, Acryl oder anderen Materialien?
• Sensoren, Lüfter- & RGB-Steuerung oder zusätzliche Gimmicks?
• Farbgebung?
• Welche Kühlflüssigkeit
• Wie viel möchte man ausgeben?

Und zu guter Letzt sollte man noch einschätzen, ob man sich diese Umrüstung auch zutraut. Im Endeffekt ist die Thematik kein Hexenwerk, doch sollte man gewisse Dinge wissen und ebenso gewisse Vorkehrungen treffen. Soll zum Beispiel eine Grafikkarte mit Wasser gekühlt werden, so muss der Originalkühler zuvor abgebaut werden. Dabei kann man die Grafikkarte irreparabel beschädigen, wenn nicht sorgfältig gearbeitet wird. Daher hier diese Warnung, wagt euch nur an das Thema, wenn ihr euch das zutraut – wir zeigen euch hier, nur was möglich ist und übernehmen keine Haftung, falls beim Umbau euerseits etwas zu Bruch geht.

 

Die Komponenten

Alles was wir brauchen bekommen wir aus dem Hause Alphacool. Später werden wir auch noch Komponenten anderer Hersteller zeigen, welche ebenfalls in unseren Systemen oder für Tests zum Einsatz kamen. Hier zeigen wir euch die Grundausstattung für einen PC, dessen Prozessor und Grafikkarte mit Wasser gekühlt werden sollen. Diese seht ihr in der Galerie oben – im einzelnen handelt es sich dabei um diese Dinge:

• Alphacool Eisbecher Aurora D5 – Ausgleichsbehälter
• Alphacool Eisblock GPX-N Plexi Light – Grafikkartenkühler
• Alphacool EPDM Tube 13/10 – 3 m Schlauch in Schwarz
• Alphacool HF 13/10 Anschraubtülle G1/4 – Anschlüsse gerade
• Alphacool HF 13/10 Anschraubtülle 90° drehbar G1/4 – Anschlüsse Winkel
• Alphacool Apex Befülltrichter G1/4″ – Trichter
• Alphacool Apex Liquid ECO 1000ml clear – Kühlflüssigkeit
• Alphacool Eisblock XPX Pro Aurora – Full Brass Black Digital RGB – CPU Kühler
• Alphacool NexXxoS ST30 Full Copper 360mm Radiator
• Alphacool NexXxoS XT30 Full Copper 420mm Radiator

All die unten folgenden Hardware- als auch die oben genannten Kühlungskomponenten sind bereits seit einiger Zeit von uns verbaut worden, sodass wir jetzt Erfahrungen über einen längeren Zeitraum mit euch teilen können und euch schon mal vor dem ein oder anderen Stolperstein warnen. Von Letzterem haben sich im Laufe der Zeit einige gezeigt, zudem man nicht vergessen darf, dass diese Art der Wasserkühlung regelmäßig gewartet werden muss. Unsere Empfehlung wäre wie folgt:

• Einmal die Woche auf Leckagen prüfen
• Alle drei Monate Lüfter & Radiatoren entstauben
• Alle sechs Monate:
  • Lüfter & Radiatoren entstauben
  • Kühlflüssigkeit wenn nötig wechseln
  • AGB & Kühler reinigen, wenn nötig
  • System spülen & mit neuer Flüssigkeit befüllen

Die große Reinigungsaktion samt Flüssigkeitswechsel kann, wenn sich kein Dreck gesetzt hat, auch erst nach 12 Monaten erfolgen. Länger als ein Jahr würden wir die Flüssigkeit jedenfalls nicht nutzen, über das „Warum“ schreiben wir später noch ausführlicher. Wichtig ist das Entstauben der Lüfter und der Radiatoren, da sich hier am meisten Staub und Dreck festsetzen, was die Kühlleistung teils erheblich herabsetzen kann.

 

Aktuelles System

Zu dem oben genannten hat sich bis heute nicht viel verändert. Lediglich der 420 mm Radiator in der Front musste einem anderen weichen, da uns beim Umbau ein kleiner aber böser Fehler passiert ist. Wir haben beim Verschrauben der neuen Lüfter nicht richtig aufgepasst und dabei eine Schraube so weit eingedreht, dass diese sich in eine der Kühlfinnen bohrte und diese beschädigte. Anschließend verloren wir gut 100 ml Kühlflüssigkeit, bevor wir das bemerkten. Zum Glück sind dabei keine anderen Komponenten beschädigt worden.

Zudem wird die Grafikkarte nun von einer leicht modifizierten GPU-Stütze von DeepCool unterstützt. Die mussten wir aufgrund dessen, dass unser Mainboard um 180 Grad gedreht verbaut ist, im unteren Bereich etwas verlängern. Es ist zwar nicht die eleganteste Lösung, aber fürs Erste, wird dieses Konstrukt gute Dienste leisten. Grund ist, dass die Grafikkarte durch den Kühler etwas schwerer und mit der Unterseite nach oben montiert ist.

 

Andere Systeme

Sechs Jahre ist es schon her, damals haben wir zwei NVIDIA GeForce GTX 1070 Founders Edition auf Wasserkühlung umgebaut und im SLI-Verbund betrieben. Damals war das noch unsere X299 Intel Plattform mit dem Intel Core i7 7800X. Optisch war das Ganze schön anzusehen, einen praktischen Nutzen hatten die beiden Grafikkarten aber nur in synthetischen Benchmarks wie dem Fire Strike von 3DMark. Damals haben wir mit diesem System knapp 25.000 Punkte in diesem Test geschafft – mit dem aktuellen System sind es knapp 24.000, dies aber auch nur mit einer Grafikkarte.

Der vermutlich größte Vorteil, eine Grafikkarte mit Wasser zu kühlen, ist die geringe Lautstärke. Während die Lüfter sonst bei leichter Übertaktung schon fast in den Ohren schmerzen, lagen die beiden GTX1070 damals bei maximal 77 Grad unter Last und die Lüfter mussten kaum schneller drehen. Obwohl beide Grafikkarten und Prozessor übertaktet waren und sich in einem einzigen Kreislauf befanden, kamen alle drei Komponenten nie in den Temperaturbereich, wo diese ihren Takt drosseln.

Den Todesstoß bekam das System damals durch eine Leckage, welche sich nach einiger Zeit von alleine gebildet hat. Das Leck befand sich in der Dichtung zwischen der vernickelten Kupferplatte und der durchsichtigen Acrylabdeckung. Hier lief die Flüssigkeit in Richtung Mainboard und tropfte auf die darunterliegende Karte. Dort löste die schon ältere Flüssigkeit in Verbindung mit Staub einen Kurzschluss auf der unteren Grafikkarte aus, wodurch diese irreparabel beschädigt wurde.




Daher ist es wichtig das System regelmäßig auf Leckagen zu prüfen – dabei reicht meist eine Sichtkontrolle. Wer sicher gehen möchte, der bekommt bei einigen Herstellern mittlerweile Pumpen mit denen sich im System ein Luftdruck aufbauen lässt. Als Beispiel sei hier der Thermaltake Pacific Leak Tester genannt, der sich sehr einfach anwenden lässt.

 

Ausgleichbehälter & Sonderformen

Ein Ausgleichsbehälter, der sich bei uns immer noch großer Beliebtheit erfreut, ist der Alphacool Eisbecher. Derzeit haben wir den Alphacool Eisbecher Aurora D5 im Einsatz. Statt auf Acryl hat der Hersteller hier Glas für den Behälter genutzt. Dadurch wirkt die Flüssigkeit noch klarer und die Ausleuchtung ist dank der geringeren Wandstärke auch beeindruckender. Der Stab in der Mitte sorgt für den (lt. Hersteller) sogenannten „Lightower“-Effekt. Hier hatten wir schon bei der alten Serie bedenken, dass wir nun die ganze Zeit ein Plätschern hören werden, aber dem ist nicht so. Die Alphacool Eispumpe VP755 (eine Variante der D5) läuft leise auf der dritten Stufe, der Effekt ist schön und alles ist dabei leise. Durch die bereits erwähnte Auswaschung des Weichmachers aus den Schläuchen hat sich allerdings eine Ablagerung an dem Stab in der Mitte gebildet, der sich leider nicht mehr entfernen ließ. Diesen werden wir wohl noch in Zukunft austauschen.




In den Jahren haben wir uns auch Sonderformen von Ausgleichsbehältern angesehen. Als prominente Beispiele nennen wir hier einmal die Alphacool Core Distro Plate und den Alphacool Eisball. Während der Eisball eher ein nettes Designobjekt ist, ist die Core Distro Plate sinnvoll, zwar hat sie wenig Volumen, jedoch besitzt sie mehrere Anschlüsse, sodass die Verbindungen zu den Radiatoren und Kühlern kurzgehalten werden können. Zudem macht sie natürlich auch optisch einen sehr schönen Eindruck. Beide Ausgleichsbehälter funktionieren über eine D5-Pumpe bzw. handelt es sich um einen verbesserten Nachbau von Alphacool. Das schöne an dieser Pumpe ist, dass sie an der Unterseite über einen Drehregler verfügt, über den sich die Maximaldrehzahl einstellen lässt. Wir haben festgestellt, dass hier meist die Stufe 3 von 6 völlig ausreichend ist.




Die beiden Ausgleichsbehälter wirken erst so richtig, wenn diese angeschlossen und befüllt eingeschaltet werden. Denn erst dann kommt die Beleuchtung der Ausgleichsbehälter so richtig zur Geltung.

 

Pumpen

Ein anderes wichtiges Thema ist die Pumpe. In unserem bisherigen Berichten haben wir vor allem den Typ der D5-Pumpe erwähnt. Bevor wir doch weiter in die Materie einsteigen, müssen wir mit ein wenig Geschichte beginnen. Das ganze Thema der Wasserkühlung kam gegen Ende der 90er bzw. Anfang der 2000er erst so richtig auf, einige Enthusiasten bauten die ersten Wasserkreisläufe für Ihre Systeme. Damals waren das zum größten Teil eigene Entwicklungen eben dieser Enthusiasten, insbesondere was die Kühler selbst angeht. Bei den Radiatoren kamen dann meist welche zum Einsatz, die aus dem Motorrad stammten. Es gab wohl auch Radiatoren aus dem Aquaristikbereich.

Da sind wir dann auch wieder beim Thema Pumpen, hier kamen meist kompakte aber leistungsstarke Aquarium-Pumpen der Firma Eheim zu Einsatz, manche schwören noch heute darauf. Damals liefen diese Pumpen über 230 Volt, daher mussten diese anfangs noch separat vom Computer eingeschaltet werden. Heute gibt es modernere Versionen dieser Pumpe, welche auch mittlerweile mit der 12 Volt Spannung des Computers funktionieren und somit dann mit dem Start des PCs aktiv werden.




Heute kommen meistens Pumpen wie die Laing DDC-1T oder die Aquacomputer D5 zum Einsatz. Von beiden Pumpentypen gibt es verschiedene Versionen und sogar leicht veränderte Varianten von anderen Herstellern. Wir benutzen in unserem System eine Alphacool Eispumpe VP755. Dabei handelt es sich um eine sehr kräftige Pumpe, deren Drehzahl wir über einen 4-Pin Lüfter-Anschluss auf dem Mainboard steuern können – damit die Pumpe auch genug Strom bekommt, wird sie zusätzlich mit einem Molex-Stecker mit dem Netzteil verbunden. Ein weiteres Feature ist ein Drehschalter an der Unterseite, über den sich die Drehzahl beschränken lässt – die Drehzahl kann zwischen 1.700 und 4.500 U/min. eingestellt werden. Obwohl wir zwei Radiatoren, einen Kühler für GPU sowie einen für die CPU nutzen, reicht hier die Stufe 3 bereits aus, um einen zuverlässigen Fluss der Kühlflüssigkeit zu gewährleisten. In dieser Stufe ist die maximale Drehzahl auf 3.100 U/min. begrenzt. Bei dieser Drehzahl arbeitet die Pumpe unhörbar leise.




Der Einbau einer Pumpe an einem Ausgleichsbehälter ist keine große Sache, man sollte sich jedoch an die Anleitung des Herstellers halten und die Schrauben nicht zu fest ziehen und bloß nicht die Dichtungen vergessen. Wichtig ist es nach dem Zusammenbau des kompletten Systems, einen Dichtigkeitstest durchzuführen, wie wir es bereits beschrieben haben. Ansonsten helfen nur viele Lagen Küchenpapier und beten beim Befüllen des Systems.

 

Kühlflüssigkeit

Auf dem Markt gibt es sehr viele Kühlflüssigkeiten und zu Anfang stellt sich vielleicht die Frage: Warum nicht einfach destilliertes Wasser nehmen? Das hat mehrere Gründe, zum einen können sich nach einer Zeit Algen bilden, was die Kühlleistung auf die Dauer beeinträchtigt und schwer wieder zu entfernen ist. Zum anderen enthalten Kühlflüssigkeiten Zusätze, welche für eine Schmierung der Pumpe, einen (laut Werbetext) besseren Wärmeübergang und eine geringe Oberflächenspannung beitragen. Als Letztes wären da noch die geringere elektrische Leitfähigkeit und der Einsatz bei gemischten Materialien im Kühlkreislauf zu nennen. Denn besteht der CPU-Kühler zum Beispiel aus unbeschichtetem Kupfer und der Radiator aus Aluminium, kann es zu Korrosion kommen, was für den gesamten Kreislauf schädlich wäre.

Kühlflüssigkeiten gibt es von diversen Herstellern fertig abgemischt in Gebinden ab 1000 ml. Hierbei haben wir die besten Erfahrungen mit dem Alphacool Apex Liquid und dem Aquacomputer Double Protect Ultra gemacht – beides in seiner klaren Version. Es gibt die beiden Flüssigkeiten auch gefärbt, etwa in Blau oder Rot, jedoch kann sich diese Farbe im Laufe der Zeit in den Kühlern absetzen. Das führt nicht nur zu unschönen Verfärbungen, sondern verstopft mit der Zeit auch die filigranen Finnen der Kühlkörper. Daher raten wir nicht nur von bunten Gemischen, sondern auch von Pastell-Kühlflüssigkeiten ab. Insbesondere Letztere eignet sich eigentlich nur für kurze Einsätze in Show-Systemen, da sie nach einer gewissen Zeit zum Verklumpen neigen und sich meist auch ihre Farbe verändert. Daher findet sich auch bei einigen Herstellern, dass beim Einsatz solcher Flüssigkeiten die Herstellergarantie erlischt.

Es gibt auch eine Vielzahl von Konzentraten, die mit destilliertem Wasser angemischt werden. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass es im Endeffekt günstiger sein kann, wenn man auch fertige Mischungen setzt. Wichtig wäre an dieser Stelle noch zu erwähnen, dass sowohl die Konzentrate als auch eben die fertigen Abmischungen Stoffe wie Proylenglukol, Glysofor, RHOBA KLA und noch viele andere enthalten. Damit gilt es als Sondermüll und kann in den meisten Fällen kostenlos beim Schadstoffmobil oder am Wertstoffhof zur Entsorgung abgegeben werden. Genauere Informationen findet ihr in der Dokumentation zur Kühlflüssigkeit und bei euren Entsorgungsbetrieben.






Auch bei den Schläuchen können wir euch einige Erfahrungswerte mitteilen. Vor ein paar Jahren, als wir uns mit dem Thema anfingen zu beschäftigen, nutzten wir klare und etwas später auch schwarze Schläuche, diese bestanden aber aus PVC. Nach einer Zeit war die Kühlflüssigkeit nicht mehr klar, sondern leicht milchig. Zudem lagerte sich eine weiße Substanz in den Kühlern und Radiatoren fest. Bei dem letzten großen Umbau reinigten wir alles und konnten die weiße, leicht schleimige Substanz unter Anstrengungen entfernen.

Durch den Austausch mit der entsprechenden Community bestätigte sich unser Verdacht, dass sich im Laufe der Zeit der Weichmacher im PVC in der Kühlflüssigkeit aufgelöst hat. Daher sind wir auf Schläuche aus EPDM umgestiegen, diese haben das Problem nicht. Wir betreiben das System nun schon länger und die Flüssigkeit ist klar und die Kühler sind noch sauber. Von daher können wir euch nur sagen, achtet darauf keine PVC-Schläuche zu nehmen – Erfahrungswerte zu Schläuchen aus TPV haben wir nicht.

Der Grund, warum wir für unsere Systeme Schläuche statt Rohre einsetzen ist der, dass es schneller und einfacher geht einen Schlauch neu zu legen, als ein entsprechendes Rohr zu biegen und zurecht zu sägen. Dafür sehen Rohre aus Acryl, Carbon oder Glas natürlich optisch besser aus.

 

Vor- und Nachteile

Kommen wir wieder zurück auf den Sinn einer solchen Wasserkühlung und der Vor- sowie Nachteile. Einige der Nachteile konnten wir ja bereits erörtern, gemeint ist, dass zum Umbau Erfahrung notwendig ist und dass ein solch gekühltes System regelmäßiger Wartung bedarf. Ein weiterer negativer Punkt sind auch die Anschaffungskosten, denn man muss unter Umständen einen drei- bis vierstelligen Betrag ausgeben.

Dafür gibt es aber auch einige Vorteile, der größte liegt bei ausreichender Radiatorfläche vor allem in der Lautstärke. Das aktuelle System aus der Übersicht der Komponenten arbeitet quasi lautlos, das liegt daran, dass die Lüfter weniger hochdrehen müssen, um die warme Luft aus den Radiatoren zu befördern.




In unserem Fall sorgen drei Arctic P12 Slim PWM und drei Arctic P14 Slim PWM Lüfter auf den Radiatoren für eine frische Brise. Im Idle und Office Betrieb drehen diese mit etwa 300 U/min. Dabei halten sie die Temperatur des Prozessors auf 38 °C und die der Grafikkarte bei 31 °C. Im Gaming Betrieb geht die Drehzahl auf bis zu 650 U/min. hoch. Dabei wird die CPU in der Spitze nur bis zu 69 °C warm und die GPU geht nicht über 67 °C – das wohlgemerkt mit einer leichten Übertaktung beider Komponenten (CPU max. 5 GHz / GPU max. 2.100 MHz – GPU-RAM 7.500 MHz).

 

Fazit

Die Frage, ob eine Wasserkühlung sich lohnt, lässt sich nur schwer beantworten. Wenn ein leises, aber dennoch kühles System mit Eyecatchern gewünscht ist, dann würden wir sagen: Ja! Dafür muss man allerdings noch einmal um die 550 Euro in die Hand nehmen, so viel kosten die Komponenten, welche wir unter dem gleichnamigen Abschnitt aufgelistet haben. Dazu kommt dann eventuell noch die Pumpe für den Leckage-Test. Wenn man dies in Kauf nimmt und über die entsprechenden Kenntnisse verfügt, dann kann es sich lohnen.