Highflow-Systeme sind in den letzten Jahren recht populär geworden. Während man vor allem in den USA absolut alles daran setzt, einen hohen Durchfluss zu erreichen, scheint man andererorts (Innovatek) auch mit wenig Durchfluss sehr gut zurecht zu kommen. Woher kommt diese Diskrepanz, und was ist dran am Mythos ‘Highflow’?

Ein großer Dank geht an Aquatuning und Phobya für die Bereitstellung der Anschlüsse, Messequipment und Kühler!

Theoretisch gibt es 2 Extrema.

Bei sehr geringen Durchflussgeschwindigkeiten kriecht das Wasser über den Kühler und hat viel Zeit, Wärme aufzunehmen. Dadurch erwärmt es sich selber aber stärker wodurch die Differenz zwischen Kühler und Wasser sinkt. Das Resultat: Die Geschwindkeit, mit der das Wasser die Wärme aufnimmt, sinkt gleichfalls. Andererseits steigt die Effizienz des Radiators, da die Differenz zur Lufttemperatur hier wiederum steigt.

Fließt es sehr schnell durch den Kühler, erwärmt das Wasser sich kaum bevor es wieder rauskommt. Die höhere Temperaturdifferenz kommt der Wärmeaufnahme zu Gute, außerdem kann der schnelle Fluss in verwinkelten Kühlern für Verwirbelungen sorgen und so die Kühlleistung noch steigern. Dies wird in Düsenkühlern gezielt genutzt.

Während die Pumpe immer bemüht ist, möglichst viel Wasser durch das System zu quetschen, so können Komponenten, Schläuche und Anschlüsse, enge Umleitungen durch L-Stücke und Knicke dem entgegenwirken. Da man die Komponenten nur schlecht “aufbohren” kann und Knicke sowieso vermieden werden müssen, bleibt eigentlich nur eine bessere Wahl der Anschlüsse um den Durchfluss zu verbessern.

Um herauszufinden, welche Effekte dies in der Praxis hat und welche Auswirkungen auf die Temperatur beobachtet werden können, werde ich hier einen Vergleichstest halten.

Der Test gliedert sich auf in 3 Kategorien:

• Messung des Durchflusses bei den 3 unterschiedlichen Schlauch-/Anschlussgrößen 10/8, 13/10 und 16/13
• Einfluss von Winkeln im Kreislauf auf den Durchfluss anhand von 13/10
• Auswirkungen des Durchflusses auf die Temperaturen am Beispiel eines Düsenkühlers und eines herkömmlichen Kanalkühlers

1. Vorstellung der Testkandidaten

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel Anschraubtüllen kompakt für 10/8

10/8 hat sich zum Quasi-Standard bei Wasserkühlungen entwickelt. Er ist platzsparend und vielseitig einsetzbar, da weit verbreitet. Die hier verwendeten Tüllen sind relativ kompakt gehalten, weißen im Inneren jedoch eine sichtbare Stufe auf, welche dem Durchfluss sicherlich nicht förderlich ist. Die effektive Querschnittsfläche im Inneren beträgt ca. 50mm².

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel Anschraubtüllen kompakt für 13/10

Das 13/10 Format stellt die nächsthöhere Klasse nach den 10/8ern dar. Im Inneren ist keine Stufe zu erkennen, der Anschluss ist vollkommen “smooth”. Das, kombiniert mit 79mm² Querschnittsfläche, verspricht hohen Durchfluss.

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel Anschraubtüllen kompakt für 16/13

Mit 13mm Innendurchmesser sind diese Anschlüsse das absolute non-plus-ultra. Geballte 133mm² Querschnittsfläche hören sich zwar vielversprechend an, doch kann dies die durchflussbremsende Stufe im Inneren wieder wett machen?

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel Anschraubtülle 90° drehbar kompakt 13/10

Zum Repertoire dieses Tests gehören auch mehrere gewinkelte Anschlüsse für 13/10. Hier zu sehen die 90°-Variante. Für ein Winkelstück kann dieser Anschluss einen recht großen Querschnitt im Inneren aufweißen. Wir werden sehen, ob der Richtungswechsel den Durchfluss beeinflusst, wie es viele Advokaten des Highflow immer wieder prophezeien.

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel Anschraubtülle 45° drehbar 13/10

Das gleiche noch einmal in der großen 45°-Variante. Theoretisch müsste sich der kleinere Winkel positiver auswirken als 90°, andererseits sieht der sehr schmale Innendurchmesser besorgniserregend aus.

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

Black Nickel L-Stück 90° 13/10

Neben dem kompakten 90°-Anschluss werden auch entsprechende L-Stücke getestet. Rein vom Innendurchmesser her scheinen sie sich nicht von den 90°-Anschlüssen zu unterscheiden.

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

Phobya CPU-Kühler

Dieser Kühler wurde bereits von uns getestet. Zusammenfassend sei gesagt, dass es sich hierbei um einen modernen Düsenkühler mit darunterliegender Mikrostruktur handelt. Diese Bauart ist bekannt für ihre sehr hohe Kühlleistung, erkauft sich diese aber durch einen sehr hohen Durchflusswiderstand.

Leider verstopfen die Düsen auch sehr schnell, was ich im Test sehr früh herausfinden durfte. Der Durchfluss sinkt dann gewaltig. Wer Düsenkühler einsetzt, sollte aufpassen, dass seine Komponenten vor dem Befüllen sauber sind und kein Dreck mit in den Kreislauf gelangt. Auch ein Filter im Kreislauf ist eine Erwägung wert.

zum Vergrößern auf die Bilder klicken!

EK-Waterblocks GPU-Kühler für Geforce 8800GTX

Als Kontrast zum Phobya-Kühler wurde dieser GPU-Kühler von EK-Waterblocks mit aufgenommen. Durch seine sehr simple Kanalstruktur mit Wellenform bietet er einen sehr geringen Widerstand. Interessant sollte hier vor allem das Verhalten bei sehr geringem Durchfluss im Vergleich sein.

2. Wie wird getestet?

Für diesen Vergleich wurde ein typischer Kreislauf zur CPU-Kühlung aufgebaut und mit den diversen Anschlüssen und Schläuchen versehen. Dieser beinhaltet:

• Phobya CPU-Block, darauf ein Aquacomputer Temperatursensor inline zur Messung der Wassertemperatur
• Innovatek Dual Radiator, ausgestattet mit 2x Papst 4124X 24V 120x120x38 @ 12V
• Ein GMR Flowsensor zur Messung des Durchflusses
• M-Cubed T-Balancer zum Auslesen des Flowsensors und der Temperatursensoren
• Eine Laing DDC-1T+ Pumpe mit XSPC Deckel stellt das Herz der ganzen Anlage da.
• Repack Slot-In AGB zur Versorgung der Pumpe mit Frischwasser

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

Der Kreislauf wird zum Messen des Durchflusses mit den entsprechenden Verschraubungen aufgebaut, befüllt und vollständig entlüftet. Sobald alles steht, wird die Pumpe mittels eines Labornetzteils mit verschiedenen Spannungen betrieben und jeweils der Durchfluss aufgezeichnet. Hier sei noch gesagt, dass die Laing mind. 6V zum Betrieb benötigt und zwischen 6V und 7V ein seltsames Regelverhalten an den Tag legt, was die Pumpenleistung bei 6V noch einmal leicht ansteigen lässt. Es sei also jedem ans Herz gelegt, seine Laing-Pumpe nicht unter 7V zu betreiben um die Elektronik der Pumpe nicht in den Wahnsinn zu treiben.

Bei den Temperaturtests kommt ein IRFP460 MOSFET als Wärmequelle zum Einsatz. Zur genauen Temperaturmessung wurde das mittlere Bein mit einem Sensor verklebt. Dieser Transistor wird präzise mit 200W befeuert, um Extrembedingungen für die Kühler zu schaffen. Der 2. Temperaturtest ersetzt zusätzlich den Phobya-Kühler durch den bereits genannten EK-Waterblocks Grafikkartenkühler. Bei beiden Kühler wird der MOSFET mittels silberhaltiger Wärmeleitpaste am Kühler befestigt und mit immensem Anpressdruck versehen.

Hier wird der Kreislauf erst auf Betriebstemperatur aufgeheizt. Ist dies geschehen wird der Durchfluss mittels eines präzise abgeklemmten Schlauches auf vorgegebene Werte gedrosselt. Nach weiteren 5 Minuten Einpendelzeit kann man die Temperatur des MOSFETs, des Wassers und die Raumtemperatur ablesen und aufzeichnen.

3. Ergebnisse des Größenvergleichs

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

Es wird sofort deutlich, dass 10/8 weit abgehängt wurde. Der geringe Innendurchmesser gepaart mit der durchflusshemmenden Stufe erlauben dem System keine 220 l/h bei voller Pumpenleistung, wobei dieser Wert bei abgesenkter Leistung auch recht schnell abfällt. Solange man seine Pumpe aber nicht stark abbremst, liegt auch diese Flussmenge noch im grünen Bereich (wie wir später erfahren werden)

13/10 kann hier definitiv punkten. Mit 280 l/h bei 13V und immerhin noch 170 l/h bei 9V macht man defintiv nichts falsch. Mit dieser Größe bekommt man im Vergleich zu 10/8 quasi 1/3 mehr Durchfluss! Der prozentuale Unterschied nimmt jedoch bei geringeren Pumpleistungen ab.

Die Schlauch-und Anschlussgröße 16/13 wiederum enttäuscht. Trotz der riesigen Querschnittsfläche im Vergleich zu den anderen Kandidaten erreicht sie dennoch nur in etwa die selben Werte wie 13/10. Unter Beachtung der Messtoleranz kann man den Unterschied glatt vernachlässigen. Hier hätte 16/13 sicherlich noch punkten können, wenn da nicht die Stufe in den Anschlüssen hervorstünde. Allerdings dürfte das Potenzial bereits bei 13/10 so ziemlich ausgeschöpft gewesen sein.

4. Ergebnisse des Winkelvergleichs

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

Die 90°-Winkel scheinen im Vergleich zu herkömmlichen geraden Anschlüssen kaum einen Einfluss zu haben. Während der Unterschied zwischen 90°-Winkelanschluss und 90°-L-Stück quasi nicht existiert, braucht es schon die Overkill-Variante aus jeweils 6 der beiden Typen gleichzeitig um einen merklichen Unterschied von ca. 25% zu erreichen. Man kann also auch in Highflow-Systemen getrost zu Winkeln greifen, solange man es nicht übertreibt.

Ganz anders sieht das aus bei den 45°-Winkeln. Gerade einmal 4 haben bereits eine so große Drosselwirkung, dass der Durchfluss um ein stolzes Drittel sinkt. Offensichtlich geht das Konzept aufgrund des sehr geringen Innendurchmessers dieser Anschlüsse nicht auf. Es entstehen durcfhlusshemmende Verwirbelungen, die nicht nur den Durcfhluss enorm bremsen, sondern auch im Ausgleichsbehälter Probleme machen können. Beim im Test verwendeteten Repack Slot-In AGB hat es mit diesen Anschlüssen so starke Verwirbelungen gegeben, dass immer wieder Luftblasen in den Einlass der Pumpe kamen. Von diesen Anschlüssen muss ich deshalb abraten.

5. Ergebnisse des Temperaturtests

zum Vergrößern auf das Bild klicken!

Nun zum interessanten Teil dieses Tests. Bei den Messungen hier wurde die Temperaturdifferenz zwischen dem MOSFET und der Wassertemperatur erfasst, um die Leistung des Kühlers beurteilen zu können. Graphen sagen bekanntlich mehr als tausend Worte, deswegen hier nur ein kurzer Kommentar meinerseits:

Der Phobya-Kühler schlug sich, angesichts der knapp 200W Verlustleistung, relativ gut. Oberhalb von 50 l/h bringt eine Erhöhung um weitere 50 l/h eine Verbesserung von 1-1,5°C zu Tage. Nur unterhalb von 50 l/h sinkt die Effizienz des Kühlers rapide. Dieser Bereich sollte also tunlichst gemieden werden, obwohl es sowieso schwer sein dürfte, so weiter runter zu kommen.

Beim EK-Waterblocks Kühler taucht jedoch ein Phenomän auf, dass ich mir so nicht erklären kann: Er kühlt besser als der Phobya! Ob letzterer mit 200W einfach nicht mehr zurecht kam oder ein anderer Effekt auftrat kann ich nicht sagen. Jedenfalls hat sich immer wieder das selber Bild eingestellt, auch nach etlichen neuen Befüllungen, Reinigungen und Wärmeleitpasten. Deshalb lasse ich diese Anomalie auch so stehen wie sie ist – ein Fünkchen Wahrheit muss hier wohl irgendwo begraben sein.

Jedenfalls zeigt sich hier verwunderlicherweise in etwa die gleiche Kurve wie beim Phobya-Kühler, wenngleich sie gegen Ende steiler ansteigt. Offensichtlich benötigen auch simple Kanalkühler einen Durchfluss von über 50 l/h, um effektiv zu arbeiten.

Natürlich wird der Einfluss in der Praxis geringer ausfallen als hier im Test. Denn wessen CPU heizt schon mit 200W?

Im allgemeinen kann man sagen, dass bei beiden Kühlern sehr hohe Durchflussgeschwindkeiten nur bedingt Vorteile bringen. In beiden Fällen sorgen auch 100 l/h für eine vollkommen ausreichende Kühlleistung, Potenzial nach oben ist jedoch vorhanden. Bei voller Pumpenleistung fließen durch den Phobya ca. 275 l/h, während die Laing durch den EKW stolze 350 l/h jagt.

Zu erwähnen ist noch, dass die Wassertemperatur während der Tests fast konstant blieb. Auf den Radiator hat die Durchflussgeschwindigkeit demnach keinen messbaren Einfluss.

6. Fazit

Es ist bereits anhand der bisherigen Ergebnisse deutlich, aber ich kann das schön in 2 Worten zusammenfassen: Myth busted!

Highflow ist definitiv nicht so wichtig, wie so mancher Hersteller von Wasserkühlungs-Komponenten es einem weißmachen will.

Die Schlauchgröße macht dabei mit dem Upgrade von 10/8 auf 13/10 einen gewaltigen Sprung, den man sich beim Neukauf einer Wakü nicht entgehen lassen sollte.

Natürlich ist dies kein Muss, denn der Test hat gezeigt, dass höchster Durchfluss nur geringfügig bessere Temperaturen ergibt. Selbst unter praxisfernen 200W Verlustleistung am Kühler verbessert sich die Temperatur durch Anhebung des Durchflusses in den oberen Durchflussregionen nur geringfügig. Wer den Mehraufwand nicht scheut und mit der lauteren Pumpe zurechtkommt, dem sei es natürlich gegönnt.

Auch einige 90°-Winkel können problemlos eingesetzt werden. Sofern man es nicht übertreibt, hält sich ihr Einfluss in Grenzen. Gegen die 45° Winkel muss ich mich jedoch definitiv stemmen. Sie sollten gemieden werden. Eine verbesserte Version mit drastisch vergrößertem Innendurchmesser wäre definitiv interessant.

Natürlich scheiden sich die Geister. Es wird immer diejenigen geben, die ein leises System wollen und dazu auch die Pumpenleistung drosseln, während andere einfach nur die niedrigesten Temperaturen zum Übertakten anstreben. Letztere können natürlich weiterhin ihr System auf Highflow optimieren – was dabei beachtet werden sollte geht ja hoffentlich aus dem Artikel hervor. Viel Spaß!