Luft oder Wasser: Wie viel Kühlung braucht mein Prozessor?
Ein CPU-Kühler hat zwei wichtige Aufgaben: Er soll den Prozessor so kühlen, dass er auch an heißen Tagen nicht überhitzt oder durch dauerhaft zu hohe Temperaturen schneller einen Defekt erleidet. Gleichzeitig ist die Kühlung maßgeblich für die Lautstärke des Computers verantwortlich, ein CPU-Kühler muss also seine Aufgabe auch bei einem leisen Betriebsgeräusch erledigen können.
Aktuelle Prozessoren verringern außerdem ihre Taktrate bei hohen Temperaturen. Idealerweise schafft es ein Kühler daher auch, ohne hohe Lüfterdrehzahlen die Temperatur unter dem Schwellenwert für die Drosselung zu halten. Wir vergleichen daher in erster Linie verschiedene Klassen von Kühlern, nicht notwendigerweise die spezifischen Modelle der Hersteller.
CPU-Kühler gibt es von diversen Herstellern hauptsächlich in Form von Turmkühlern mit einem oder mehreren Lüftern. Neben der Verarbeitungsqualität entscheiden vor allem das Gewicht und die Größe des Kühlers über die Leistungsfähigkeit. Für unseren Test entschieden wir uns für vier Modelle. Für besonders kleine Gehäuse setzten wir einen SFF-Kühler mit geringer Bauhöhe ein. Normale Luftkühler werden durch einen 120-Millimeter-Kühler von Noctua repräsentiert.
Getestete Kühler
- ASUS Ryujin 360mm AiO
- EKWB Customloop Wasserkühlung mit 360mm Radiator
- Noctua NH-U12S
- Noctua L9i / Scythe Shuriken rev.b
Wer mehr Kühlleistung benötigt und den entsprechenden Platz hat, kann einen High-End-Kühler wie den Noctua NH-D15 oder eine Kompaktwasserkühlung einsetzen. Die Performance von großen Luftkühlern und den sogenannten AiOs ist vergleichbar, erst eine Custom-Loop Wasserkühlung erreicht noch einmal bessere Temperaturen. Bei allen Kühlern stellen wir die Lüfterdrehzahl auf 1.000 Umdrehungen pro Minute fest ein. Das ist unserer Meinung nach ein Wert, der unter Volllast vertretbar ist. Bei höheren Drehzahlen steigt zwar die Kühlleistung weiter an, der Rechner wird dabei aber auch deutlich lauter.
Dauerlast oder Lastspitzen?
Auch bei den Prozessoren kommt es uns in erster Linie auf die Leistungsklassen an. Wir vergleichen High-End, Mittelklasse und das Einsteigersegment, das häufig auch noch mit Kühlern vom Hersteller geliefert wird. Selbstverständlich testen wir in diesem Fall auch die mitgelieferten Kühler, um die Sinnhaftigkeit eines besseren Kühlers bewerten zu können.
Getestete CPUs
- AMD Ryzen 9 7950X
- AMD Ryzen 7 7700X
- Intel Core i9-13900K
- Intel Core i5-13600K
Bei den Anwendungen suchten wir uns eine Mischung aus klassischen Volllast-Benchmarks und Anwendungen mit gemischten Lasten aus, die gelegentlich auch kleine Pausen machen oder nur einzelne Kerne auslasten. Die erste Gruppe wird durch Cinebench R23 und Blender vertreten. Cinebench hat einen Modus, der die CPU über zehn Minuten testet, um die dauerhafte Leistung bei einem aufgewärmten System darzustellen. Geekbench 6 und Faststone Image Viewer hingegen haben wechselhafte Lasten und immer wieder Pausen zwischen den Arbeitsschritten.
Getestete Anwendungen
- Blender
- Cinebench R23
- Geekbench 6
- FastStone Image Viewer
Programme mit guter Auslastung auf allen Kernen wie Blender und Cinebench erzeugen durch die hohe Leistungsaufnahme auch die meiste Abwärme. Für einen Worst-Case-Vergleich eignen sie sich entsprechend gut. Dabei sehen wir insbesondere bei den Prozessoren mit mehr als 200 Watt PPT/PL1 einen großen Unterschied zwischen den Wasserkühlungen und Luftkühlern.
Keines unserer Systeme stürzte während der Testphase ab, wer also einen Noctua NH-U12S für einen Intel Core i9-13900K verwenden will, kann dies prinzipiell tun, verliert aber in einigen Szenarien etwas Performance wie unser Diagramm auf der nächsten Seite zeigt. Wenn es in erster Linie um die Performance in Spielen oder Anwendungen mit kurzen Lasten wie Fast Stone geht, ist der Leistungsunterschied aber eher zu vernachlässigen. Wer noch einen kompatiblen und leisen Kühler hat, kann ihn in der Regel weiter nutzen.
Das große Drosseln geht los
In den Benchmarks zeichnet sich teilweise ein überraschendes Bild ab. Sowohl Geekbench als auch Faststone Image Viewer sind offenbar bei fast all unseren Prozessoren kaum in der Lage, das thermische Limit zu erreichen und damit eine signifikante Reduktion der Performance auszulösen. Erfreuliche Nachrichten also für Spieler, denn auch in Computerspielen ist Dauerlast eher ein Ausnahmefall. Geringe Unterschiede lassen sich aber beobachten, insbesondere bei unseren beiden High-End-CPUs. Dort liegt bei guter Kühlung gelegentlich ein etwas höherer Takt an.
Eine Drosselung am thermischen Limit von 95 Grad Celsius findet vor allem bei unseren High-End-Prozessoren bei hoher Last auf allen Kernen statt. Dabei spielt es kaum eine Rolle, welcher Kühler eingesetzt wird. Beide Hersteller lassen ihre Chips dauerhaft bis ans thermische Limit laufen, um die höchstmögliche Rechenleistung bieten zu können. Erst unsere Custom-Loop schafft es, auch während der Last etwas unter der Maximaltemperatur zu bleiben, während die Asus-Wasserkühlung ebenfalls die Maximaltemperatur erreicht.
Allerdings unterscheidet sich die Rechenleistung bei Rendering-Aufgaben sichtbar. Es lässt sich gut ablesen, dass für Dauerbelastung ein sehr guter Kühler nicht nur für Ruhe im System sorgen kann, sondern auch echte Rechenleistung bringt. Hohe Temperaturen werden zwar weiter erreicht, der Prozessor schafft aber signifikant höhere Taktraten, was wir an den Benchmark-Ergebnissen ablesen können. Unsere Sechs- und Achtkern-Chips hingegen sind selbst mit einem SFF-Kühler kaum langsamer.
Bis zu acht Kerne schaffen die meisten Kühler
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Fazit
Gerade kleinere Prozessoren stellen trotz gestiegener Leistungsaufnahme keine besonderen Anforderungen an die Kühlung. Dadurch lässt sich zum einen Geld sparen, zum anderen darf die Auswahl auch gerne mal nach der Optik getroffen werden. Dies dürfte auch viele PC-Spieler freuen, denn Prozessoren mit 12 Kernen oder mehr bieten selten einen Mehrwert in Spielen.
Wer allerdings die CPU auch für Livestreaming nutzt, häufiger längere Rendering-Sessions laufen lassen muss oder CAD-Modelle erstellt, der sollte sich nach einem entsprechend starken Kühler umsehen. Wirklich niedrigere Temperaturen lassen sich zumindest bei voller Auslastung nicht immer erreichen, die Rechenleistung steigt aber um mehr als zehn Prozent. Und ganz wichtig: Die regelmäßige Reinigung nicht vergessen! Einmal im Jahr sollten mit dem Staubsauger die Lufteinlässe am Gehäuse, aber auch die Kühler im Gehäuse vorsichtig gereinigt werden. In Haushalten mit Tieren kann dies sogar öfter erforderlich sein.