Vergleichstest: 4 Wasserkühler für die ASUS RTX 4090 TUF / Strix

In diesem Test vergleiche ich Wasserkühler für die GeForce RTX 4090 TUF/Strix von ASUS. Dieser Vergleich hätte eigentlich schon ca. ein halbes Jahr früher erscheinen sollen. Wegen der Auffälligkeiten bei einem der Kühler (siehe dieser Artikel hier), hat sich dies dann aber um einige Zeit verschoben. Die Verschiebung hat erfreulicherweise aber auch zu einer Premiere geführt (siehe weiter unten).

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Vorwort

Es gibt Kühlermodelle, bei denen Ableitungen für unterschiedliche Platinenlayouts erscheinen (z.B. der Watercool HK V Pro oder der Alphacool Core). Widerrum andere Kühlermodelle erscheinen nur für ein einziges Platinenlayout. Der Optimus Signature 4090 Strix/TUF GPU Waterblock ist so ein Kandidat. Da der Optimus-Block für die RTX 3090 FTW3 damals bei einem meiner internen Tests an der Spitze gelegen hat, bin ich sehr neugierig gewesen, wie sich der Kühler aus dem Hause Absolute bei der RTX 4090 TUF/Strix schlägt. Um etwas Geld zu sparen ist die Wahl auf eine RTX 4090 TUF (TUF-RTX4090-O24G-GAMING oder TUF-RTX4090-24G-GAMING) gefallen. Von der RTX 4090 TUF gibt es noch eine neuere Variante (OG), bei der das Platinenlayout aber so sehr geändert worden ist, so dass die Kühler aus diesem Test dazu nicht kompatibel sind. Das Layout der RTX 4090 Strix ist stand jetzt unverändert. Da bei Tests von Wasserkühlern oftmals die Unterschiede bei nur wenigen Kelvin liegt, möchte ich nicht einfach nur die Werte des Optimus-Blocks auf der RTX 4090 TUF mit den Werten der anderen Kühler auf der RTX 4090 FE in Relation setzen. Bei den dT-Werten spielt ja auch die Genauigkeit der Temperaturmessung im GPU-Chip und in den VRam-Modulen (GDDR6x-Module haben eine integrierte Temperaturmessung). Der oben verlinkte Artikel hat ja auch kleinere Unterschiede von um die 1K zwischen der RTX 4090 FE und der RTX 4090 TUF bei Verwendung der HK V Pro gezeigt. Deshalb befinden sich nun die folgenden 4 Kühler im Testfeld (in alphabetischer Reihenfolge):

  • Alphacool Core Geforce RTX 4090 Strix + TUF mit Backplate
  • Optimus Signature 4090 Strix/TUF GPU Waterblock Rev1
  • Watercool HEATKILLER V PRO for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB
  • Watercool HEATKILLER V ULTRA for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB

Der im Wasserkühlungsbereich bewanderte Leser wird sich jetzt die Augen reiben, da er von einem HEATKILLER V ULTRA bisher nichts gelesen hat. Dies ist eine neue Variante und man kann den bisherigen HK V Pro durch Austausch der Bodenplatte auch auf dieses Modell umbauen. Watercool hat mir für diesen Test einen Prototypen (ohne Vernickelung) der Bodenplatte zur Verfügung gestellt. Mein HK V Pro hat damit unter Verwendung der Standard- und der Ultra-Bodenplatte zweimal in diesem Test teilgenommen. Bei der Ultra-Bodenplatte hat Watercool die Geometrie der Finnen und Kühlkanäle optimiert, um dadurch das Temperaturdelta zu senken. Für die RTX 4090 FE bietet Watercool nun auch einen HK V Ultra an. Weiterhin kann man die Ultra-Bodenplatten auch einzeln in 2 Varianten (unvernickelt und vernickelt) bestellen.

Bilder von der Montage der Kühler

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Hier nun wie auch schon im ersten Test Bilder von der Montage der Kühler:

Alphacool Core

Optimus

Watercool Heatkiller V Pro/Ultra

In der Regel prüfe ich immer direkt bei Montage der Kühler, wie der Abdruck der Wärmeleitpaste ist. Bei diesem Test habe ich dies so nicht getan, da ich ausschließen wollte, das es durch die Demontage und nachfolgende Remontage mit der gleichen Wärmeleitpaste zu Verschlechterungen kommt. Die Bilder sind daher dieses Mal von nach der Verwendung. Einzig beim Optimus sind sie von davor, da dieser noch auf der Karte montiert ist. Bei der Montage ist mir aufgefallen gewesen, das sich ein Wärmeleitpad für die Spannungswandler gelöst hat und dadurch einige Wandler keinen Kontakt zum Kühler hatten. Hier erfolgte direkt eine zweite Montage, bei der auch die Bilder des Wärmeleitpastenabdrucks entstanden sind.

Verbiegung des PCBs

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Es gibt mehrere Faktoren, die die Kühlleistung eines Wasserkühlers beeinflussen. So wirken sich feinere Finnen und Kühlkanäle im besten Fall positiv auf die Kühlleistung (geringe dT Werte) aus, während dadurch der Durchflusswiderstand zunehmen kann. Weiterhin spielt aber auch der Anpressdruck eine Rolle. Je höher die Anpresskraft, desto geringer tendenziell das dT. Selbst kann man das ja sogar in den Fingern spüren, wenn man einen heißen Gegenstand unterschiedlich stark mit den Fingern berührt. Je fester man das tut, desto heißer „fühlt“ er sich an, obwohl sich an der Temperatur des Gegenstandes selbst gar nichts geändert hat. Es reduziert sich dabei der Wärmeübergangswiderstand und dadurch erwärmt sich die eigene Hand mit zunehmendem Anpressdruck stärker. Jetzt wird bei einem Wasserkühler dieser Anpressdruck durch Verschrauben des Kühlers mit dem zu kühlenden Objekt erreicht. Da bei einer zu starken Verschraubung aber auch Beschädigungen auftreten können, verwenden fast alle Kühlerhersteller Abstandshalter die verhindern sollen, dass der Monteur die Schrauben zu fest anziehen kann. Beim Optimus-Block fehlen solche Abstandshalter. Stattdessen wird hier ein Wärmeleitpad zwischen Backplate und PCB verwendet, das die komplette Fläche abdeckt. Die Grafikkarte wird dann zwischen Backplate und Kühler eingespannt, da der Kühler mit Schrauben montiert wird, die auch durch die Backplate gesteckt werden. Im besten Fall wird damit erreicht, das ein relativ hoher Anpressdruck im Bereich der GPU herrscht, ohne das das PCB dabei starken Verbiegungen und damit auch starken Belastungen ausgesetzt ist. Nicht nur deshalb interessiere ich mich bei meinen Untersuchungen auch immer dafür, wie sehr das PCB verbogen wird. Was hilft es dem Nutzer, wenn er beim Kühler A geringere dT-Werte hat als beim Kühler B, dafür die Chancen eines Defekts beim Kühler A höher sind, weil das bessere dT durch einen zu hohen Anpressdruck erreicht wird?

Die Verbiegung des PCBs wird untersucht, da ich keine Möglichkeit habe, den Anpressdruck selbst zu messen. Ob die ermittelten Verbiegungen ein Problem darstellen, kann ich nicht sagen. Ich möchte sie hier einfach vergleichend gegenüber stellen. Im montierten Zustand gibt es unterschiedliche Betrachtungen. Ich habe eine gewählt, die ich bei allen 4 Kühlern gleichermaßen anwenden kann und dies auch ohne jegliche Modifikationen an den Bauteilen. Deshalb ist die Fahl auf die Seite des PCBs gefallen, an der sich die Kontaktleiste für den PCIe-Slot befindet:

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Mit blosem Auge betrachtet sind mir dabei keine starken Verbiegungen aufgefallen. Auch auf den Bildern der verwendeten Smartphone-Kamera ist meiner Meinung nach nichts relevantes zu erkennen (die Verzerrung durch das Kameraobjektiv hilft vermutlich nicht bei einer guten Beurteilung). Daher habe ich erneut 3D-Scans durchgeführt:

Im oberen Teil dieser Screenshots sieht man das Intensitätsbild und im unteren Teil des Höhenbild. Tiefere Bereiche werden dabei im Höhenbild dunkler und höhere Bereiche heller dargestellt. in einer 3D-Ansicht würde das exemplarisch so aussehen:

3D-Ansicht der Höhendaten des PCBs bei montiertem Optimus-Kühler

Die Auswertung der Verbiegung des PCBs erfolgte im wesentlichen in den Intensitätsbildern. Beim Core ist leider erst nachträglich eine Schiefstellung der Karte relativ zum Sensor aufgefallen, wodurch der Sensor leicht schräg auf das PCB gebliegt hat. Man kann es hier in der Detailaufnahme des Intensitätsbildes recht gut erkennen (Versätze im Bereich der Außenkontur zwischen Flächen, die auf stark unterschiedlichen Höhenebenen liegen):

Schrägstellung von Karte mit Core im Intenstitäsbild an den Versätzen erkennbar

Dadurch zeigt der Verlauf der Mittelpunkte des PCBs (gebildet über die obere und untere Außenkontur) dann auch einen Versatz. Für eine korrektur dieser Versätze sind die Daten aus den Höhenbildern verwendet worden. Beim Core hat der Fehler bei ca. -0,8° gelegen. Die Daten Vom HK V Ultra sind leicht korrigiert worden (ca. 0,2°). Beim Optimus ist im Intensitätsbild keine Schiefstellung zu erkennen und die Verläufe zeigten keine Unstetigkeiten. Daher erfolgt dort keine Korrektur. In Form eines Diagramms stellen sich die Ergebnisse so dar:

Anhand dieser Daten fällt die Verbiegung beim Core mit einer Spannweite (Max-Wert – Min-Wert) von 0,11mm am geringsten aus. Der HK V Ultra kommt auf 0,21mm aus. Der Optimus hat mit 0,27mm den höchsten Wert.

Testdurchführung

Es sind 3 unterschiedliche Verbrauchsszenarien getestet worden

  • 450W mit Standardeinstellungen
  • 550W mit Übertaktung und Spannungserhöhung
  • 350W durch Undervolting
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Beim 450W-Test sind für den Core die Verläufe sowohl für die Verwendung der beiliegenden 1mm-Wärmeleitpads als auch die für die separat gekauften 0,75mm-Pads enthalten. Die beiden anderen Tests absolvierte der Core nur mit den 0,75mm-Pads da ich keinen Sinn darin gesehen habe, die Tests mit dem Core in einem Zustand durchzuführen, der nicht sein volles Potential aufzeigen kann. Beim 450W-Test liegen die Werte für beide Konstellationen vor, da ich diesen Test als erstes durchgeführt habe. Nachdem sich dort die Werte des Core als auffällig zeigten, bin ich erstmal tiefer in die Untersuchung eingestiegen, wo die Ursachen hierfür gelegen haben. Für Details zu dieser Thematik möchte ich nochmal auf diesen Artikel verweisen.

Komponenten im Kreislauf

Die Reihenfolge in der Aufzählung spiegelt direkt die Reihenfolge der Komponententen im Kreislauf wieder:

  1. Calitemp digitaler Temperatursensor Innen-/Außengewinde G1/4 für aquaero 5/6 (Vorlauftemperatur)
  2. Durchflusssensor high flow NEXT, G1/4
  3. HEATKILLER Tube 150
  4. D5 NEXT Pumpe mit ULTITOP D5 MIRROR BLACK Pumpenadapter für D5-Pumpen, G1/4
  5. cuplex kryos NEXT RGBpx black 1200/1156/1155/1151/1150, Acryl/Nickel
  6. GPU-Wasserkühler mit Calitemp (eingeschraubt in einen drehbaren Fitting) am Eingangsport des Wasserkühlers
  7. alternativ zu 6. bei der Durchflussermittelung ohne GPU-Wasserkühler: Schlauchstück mit Schottdurchführung und 2 Fittingen
  8. Calitemp digitaler Temperatursensor Innen-/Außengewinde G1/4 für aquaero 5/6 (eingeschraubt am Ausgangsport des GPU-Wasserkühlers
  9. Calitemp digitaler Temperatursensor Innen-/Außengewinde G1/4 für aquaero 5/6 (Rücklauftemperatur)
  10. CPC NS6 Schnellverbinder
  11. MO-RA3 420 LT black mit 4x Noctua NF-A20 PWM chromax.black.swap 800rpm (200x200x30mm)
  12. CPC NS6 Schnellverbinder
  13. 16/10er Fittingen von EK

Als Kühlmittel ist Innovatek Protect im Einsatz.

Messwertaufnahme

Der Calitemp am Eingangsport ist über einen drehbaren Fitting montiert. Dies ist aus den folgenden Gründen so umgesetzt:

  • Freigängigkeit bei manchen Kühlern sonst nicht gewährleistet
  • elektrischer Anschluss lässt sich immer passend zur Leitungsführung positionieren
  • Gleiche Rahmenbedingungen für alle Kühler

Calitemp mit drehbarem Fitting montiert

Die Grafikkarte ist bei jedem Kühler vertikal mit einem Riserkabel montiert worden.

Die Calitemp-Temperatursensoren sind über den Aquabus an einem Aquaero 6 Pro angeschlossen. Die zur Wasserkühlung gehörenden Messwerte sind über die Aquasuite aufgezeichnet worden.
Die Temperaturen und Verbrauchswerte der Grafikkarte sind mit GPU-Z aus den Sensoren der Grafikkarte ausgelesen worden. Zu Beginn jeder Messreihe und nach einer Änderung der Pumpenleistung ist immer abgewartet worden, bis sich der Wasserkreislauf wieder eingependelt hat. Damit ist gemeint, dass die Wassertemperaturen nicht mehr ansteigen oder abfallen. Nachfolgend sind die Werte über eine Dauer von 5 Minuten gemittelt worden.

Betrachtungen zum Durchfluss

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Beim vorhandenen Kreislauf erhöht sich der Durchfluss von 90% auf 100% Pumpenleistung nicht mehr. Dabei macht es keinen Unteschied, ob ein GPU-Kühler verbaut ist oder nicht:

Durchfluss über der eingestellten Pumpenleistung aufgetragen

Deshalb sind bei den nachfolgenden Diagrammen die Werte für 100% nicht mehr eingetragen. Da die Viskosität von Flüssigkeiten im allgemeinen von der Temperatur abhängig ist, hat es Sinn, diese möglichst gleich zwischen den Messreihen zu halten und falls dies nicht möglich ist, sollten sie aber wenigstens geprüft werden. Diese Diagramme zum Durchfluss sind mit den Daten der 450W-Messreihen erstellt worden.

Mittlere Wassertemperatur über eingestellter Pumpenleistung aufgetragen

3 der 5 Kühler-Messreihen liegen sehr nahe beieinander (Spannweite <1K) und nur die Reihen vom HK V Pro und vom Core mit den 1mm-Pads liegen um ca. 1K darunter. Da die Viskosität mit zunehmender Temperatur abnimmt (die Flüssigkeit dünnflüssiger wird), sind diese beiden Verläufe theoretisch etwas benachteiligt gegenüber den anderen 3 Verläufen. Wenn man sich aber den Durchflussverlauf vom Core mit 1mm-Pads im Vergleich mit dem Verlauf der 0,75mm-Pads (höhere mittlere Wassertemperatur) anschaut, sieht man, das dieser Unterschied von 1K eher keinen für den Vergleich relevanten Unterschied macht. Wenn man nun die Durchflüsse der Kreisläufe mit GPU-Kühlern in Relation zum Kreislauf ohne GPU-Kühler setzt, erhält man dieses Diagramm:

relative Durchflussänderung in % bezogen auf den Kreislauf ohne GPU-Kühler

Im Mittel ändert sich der Durchfluss wie folgt:

KühlerDurchflussänderung (Mittelwert) [%]mittlere Wassertemperatur [°C]
Core (0,75mm-Pads)-2135
Core (1mm-Pads)-2034
HK V Pro-2034
HK V Ultra-3135
Optimus-1936
Mittlere Änderung des Durchflusses (relativ, bezogen auf den Kreislauf ohne GPU-Kühler

Bei eher niedrigen Durchflüssen liegen zwischen dem Core, HK V Pro und dem Optimus keine praktisch relevanten Unterschiede bei der Durchflussänderung. Bei Zunahme der Pumpenleistung und damit des Durchflusses liegt der Optimus mit einer um -5% geringeren Durchflussabnahme dann leicht im Vorteil. Der Core liegt hier im Test deutlich näher am HK V Pro als noch beim Test zur RTX 4090 FE. Dies ist mir bereits vor einem halben Jahr aufgefallen und es hätte ein Nachtest mit der RTX 4090 FE erfolgen sollen. Da dort direkt beim ersten Messpunkt das dT vergleichbar hoch gewesen ist wie bei der RTX 4090 TUF und den 1mm-Pads, hatte ich dies dann aber erstmal nicht weiter untersucht. Eine deutlich höhere Reduktion des Durchflusses ergibt sich für den HK V Ultra (zwischen -40% am unteren Ende der Pumpenleistung und -27% am oberen Ende der Pumpenleistung). Dies schaut auf den ersten Blick nicht so gut aus. Die Frage ist aber, ob sich die geänderte Bodenplatte wie vom Hersteller angedacht, dafür positiv auf die dT-Werte auswirkt. Bevor wir aber dazu kommen, noch eine weitere Betrachtung zum Durchfluss. Man kann auch die Pumpenleistung über den Durchflusswerten auftragen:

Pumpenleistung über Durchfluss aufgetragen
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Für einen Durchfluss von 100l/h benötigt man damit beim Core, HK V Pro ca. 50% Pumpenleistung und bei Optimus mit 46% minimal weniger. Bei Verwendung des HK V Ultra sind dafür 62% notwendig. Für 50l/h wären es bei Core, HK V Pro und Optimus ca. 10% und beim HK V Ultra 18%. Mit dem HK V Ultra sind bei 90° maximal 140l/h zu erreichen. Mit Core , HK V Pro und Optimus werden hierfür nur ca. 80% Pumpenleistung benötigt.

Temperaturergebnisse bei ca. 430W Board Power Draw (Powerlimit = 450W)

Bei diesen Tests ist die RTX 4090 TUF mit ihren Standardeinstellungen (keine Takt-, Spannungs- oder Powerlimit-Anpassung) mit dem MSI Kombustor 4 belastet worden. Dies sind die gewählten Einstellungen:

Einstellungen im MSI Kombustor 4 für das 450W-Powerlimit

Verbrauchswerte (450W)

Neben der Erfassung der Temperaturwerte, spielt es für eine Vergleichbarkeit auch eine Rolle, welche Verbräuche und damit abzuführende Wärmemengen sich eingestellt haben.

KühlerGPU Boardpower [W]GPU Chip [W]
Core (0,75mm)443394
Core (1mm)441392
HK V Pro424376
HK V Ultra438391
Optimus433384
450W-Messreihe: mittlere Verbrauchswerte

Bei beiden Verbrauchserfassungen zeigen die Werte für die Messreihe vom HK V Pro um nicht ganz 20W geringere Verbräuche bezogen auf die höchsten ermittelten Werte von Core und HK V Ultra. Die beiden letzteren liegen nur grob 5W auseinander. Der Optimus sortiert sich dazwischen ein. Damit gibt es zwar Unterschiede, im Rahmen der Genauigkeit der Messung sind diese aber vermutlich zu vernachlässigen.

Temperaturdeltas dT (450W)

Aber nun zu den Werten, auf die die meisten Leser vielleicht schon am meisten gespannt sind.

dT GPU – 450W

450W Testreihe: dT GPU

Der Core mit den mitgelieferten 1mm-Pads hat hier mit Abstand die größten dT-Werte. Der HK V Pro und der Core mit den 0,75mm-Pads liegen in etwa dort, wo auch die Werte dieser Modelle für die RTX 4090 FE gelegen haben. Der Optimus kann diese Werte nochmal deutlich unterbieten, was aber nichts daran ändert, das sich der HK V Ultra knapp, aber deutlich messbar davor positionieren kann. Unter Zuhilfenahme der Trendlinienfunktion in Excel (Siehe Erläuterungen dazu hier) lässt sich für den jeweils genau gleichen Durchflusswert das dT berechnen und dadurch direkt auftragen:

450W-Testreihe: Differenz dT GPU zu Core mit 0,75mm-Pads
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Zwischen dem Core mit 1mm-Pads (Auslieferungszustand) und dem Core mit 0,75mm-Pads liegen über den ganzen Durchflussbereich ziemlich konstant 4K Unterschied. Das dT beim HK V Pro liegt zum Core mit 0,75mm-Pads je nach Durchfluss zwischen -5,1 und -2,4K darunter. Der Optimus liegt sogar um -9 bis -5,3K darunter. Beim HK V Ultra sind es zwischen -9,7 und -6,1K weniger bezogen auf den Core mit 0,75mm-Pads. Wenn man die Temperaturdifferenz (dT) zwischen GPU-Hotspot und der Wassertemperatur am Zufluss des GPU-Kühlers bildet, dann liegen der HK V Ultra und der Optimus sehr nah beieinander mit minimalem Vorteil für den HK V Ultra:

450W-Testreihe: dT GPU Hotspot zu Wassertemperatur Zulauf GPU

Wenn man die Temperaturdifferenz zwischen GPU Hotspot und der mittleren Temperatur, die der Treiber (GPU-Z) für die GPU ausgibt, bildet, erhält man diese Verläufe:

450W-Testreihe: GPU Hotspot – GPU Mean

Auch hier liegen der HK V Ultra und der Optimus nah beieinander und sind dicht gefolgt vom HK V Pro. Der Core mit 0,75mm-Pads hat schon einen Abstand von ca. +1K und der Core mit 1mm-Pads liegt um weiter +5K zurück.

dT VRam – 450W

Bei der Betrachtung der Temperaturdifferenz des VRams (jedes GDDR6X-Speichermodul hat einen eigenen Temperatursensor integriert und über GPU-Z lässt sich der Wert des wärmsten Modules auslesen) zur Temperatur des Wassers am GPU-Einlass ergibt sich dieses Bild:

450W-Testreihe: dT VRam

Interessanterweise macht es für die VRam-Temperaturen keinen Unterschied, ob die 1mm oder 0,75mm-Pads verwendet werden, während es bei dT GPU noch einen sehr großen Unterschied gemacht hat. Das dT VRam liegt für den HK V Pro und den HK V Ultra auf dem genau gleichen Niveau. Einzig der Optimus liegt mit +3 bis +4,5K deutlich zurück. Ob das nun absichtlich so gewählt ist (GDDR6x profitiert im Extrem-OC-Bereich teilweise von höheren Temperaturen) oder ob man bei der Auslegung mehr Anpressdruck für die GPU gewählt hat, lässt sich von außen betrachtet nicht sagen.

dT GPU Werte für exemplarische Durchflüsse – 450W

Durchfluss [l/h]dT Core (1mm) [K]dT Core (0,75mm) [K]dT HK V Pro [K]dT Optimus [K]dT HK V Ultra [K]
5029,525,220,616,815,9
10024,820,517,614,312,8
14023,218,916,413,612,7
450W: dT GPU exemplarisch für 3 Durchflusswerte
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Um jetzt nochmal den deutlich höheren Durchflusswiderstand des HK V Ultra aufzugreifen. Damit würde man bei diesem Kühler ja bei vorgegebener Pumpenleistung/Pumpendrehzahl (z.B. wegen der eigenen Ansprüche an die Lautstärke bei der Pumpe) mit dem HK V Ultra weniger Durchfluss erreichen als wie mit dem Core. Allerdings hat der HK V Ultra bei 50l/h mit einem dT von 15,9K immer noch eine bessere Kühlleistung als beim Core mit einem dT von 18,9K bei 140l/h.

Temperaturergebnisse bei ca. 550W Board Power Draw (Powerlimit = 600W)

Da es sich bei der 450W-Testreihe teilweise nur um ein paar wenige Kelvin mehr oder weniger gehandelt hat, soll nun ein Test mit mehr Verbrauch zeigen, ob sich diese Unterschiede auch bei höherem Verbrauch bestätigen. Um das mit der 4090 TUF maximal mögliche Powerlimit von 600W möglichst weit auszunutzen, sind die folgenden Anpassungen vorgenommen worden

  • Core Volate [%] im MSi Afterburner = 100%
  • Power Limit [%] im MSi Afterburner = 133%
  • Core Clock [MHz] im MSi Afterburner = +100
  • Auflösung = 5120×2160 im MSi Kombustor
  • Tesselation = X4 im MSi Kombustor
Einstellungen für Testreihe mit 600W-Powerlimit (ca. 550W Boardpower Draw)

Verbrauchswerte (550W)

Im Mittel haben sich dabei diese Verbräuche ergeben:

KühlerGPU Boardpower [W]GPU Chip [W]
Core (0,75mm)546492
HK V Pro544491
HK V Ultra545492
Optimus536482
550W-Messreihe: mittlere Verbrauchswerte

Damit hat der Optimus einen geringen Vorteil von ca. 10W weniger Verbrauch und alle anderen 3 Kühler haben quasi die gleichen Verbrauchswerte.

Temperaturdeltas dT (550W)

Im Vergleich zur 450W-Testreihe nimmt das dT GPU und das dT VRam bei allen Kühlern zu und der HK V Ultra bleibt weiterhin knapp vor dem Optimus in Front (um -1,8K am unteren Ende und um -1,6K am oberen Ende des Durchflusses). Der HK V Pro sortiert sich erneut vor dem Core ein. Beide haben aber einen deutlichen Abstand zum Optimus und HK V Ultra.

Durchfluss [l/h]dT Core (0,75mm) [K]dT HK V Pro [K]dT Optimus [K]dT HK V Ultra [K]
5033,127,922,219,4
10025,62318,516,2
14023,421,617,415,8
550W: dT GPU exemplarisch für 3 Durchflusswerte
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Bei den Ergebnissen zu dT VRam kann man sehen, warum es im Test Sinn haben kann, den Verbrauch zu erhöhen, wenn auch die meisten Nutzer Undervolting betreiben. Durch 100W Mehrverbrauch beim GPU-Chip erwärmt sich dieser tendenziell mehr, wodurch dann auch umliegende Bauteile höhere Temperaturen aufweisen. Beim Test mit 450W lagen alle Kühler bis auf den Optimus bei dT VRam genau gleichauf. Nun bei den 550W-Testläufen liegen der Core und der HK V Ultra gleich auf und in Front. Die Werte des HK V Pro folgen mit einem kleinen Abstand von ca. +0,5K und der Optimus liegt weiterhin deutlich abgeschlagen (ca. +4,5K).

Temperaturergebnisse bei ca. 350W Board Power Draw (Undervolting)

In dieser Testreihe soll es nun darum gehen, ob es bei praxisnäheren Verbräuchen immer noch nennenswerte Unterschiede gibt oder ob sich diese nun egalisieren. Der MSi Kombustor ist nun wieder so konfiguriert wie in der Eingangstestreihe mit 450W und der Verbrauch der 4090 TUF ist mittels Anpassung der Spannungs-Takt-Kurve über den MSi Afterburner auf ca. 350W reduziert worden.

Verbrauchswerte (350W)

Im Mittel haben sich dabei diese Verbräuche ergeben:

KühlerGPU Boardpower [W]GPU Chip [W]
Core (0,75mm)347297
HK V Pro357307
HK V Ultra350302
Optimus351302
350W-Messreihe: mittlere Verbrauchswerte

Temperaturdeltas dT (350W)

Im Vergleich zur 450W-Testreihe nimmt das dT GPU und das dT VRam bei allen Kühlern ab und der HK V Ultra bleibt auch hier knapp vor dem Optimus in Front (im Mittel um -1K). Zwischen diesen beiden und dem HK V Pro und dem Core ergibt sich erneut eine größere Lücke, wobei der Core erneut die höchsten dT GPU-Werte aufweist.

Durchfluss [l/h]dT Core (0,75mm) [K]dT HK V Pro [K]dT Optimus [K]dT HK V Ultra [K]
5020,217,713,111,7
10015,414,511,29,6
14014,213,610,69,3
350W: dT GPU exemplarisch für 3 Durchflusswerte
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Beim VRam erreichen der Core, der HK V Pro und der HK Ultra vergleichbare und damit auch die geringsten dT-Werte. Die dT-Werte fallen auch niedriger aus als bei der 450W-Messreihe. Der Optimus hat mit größeren Abstand erneut bei diesem Kriterium die höchsten Werte, allerdings mit im Mittel +1K schlechtere Werte als bei der 450W-Messreihe. Eventuell fällt die Variation beim Optimus bei niedrigeren Verbrauchslasten höher aus, weil das Hauptaugenmerk auf der Optimierung der Kühlung des GPU-Chips gelegen hat. Oder es ist nur ein Beispiel dafür, dass es mit abnehmender Last schwieriger wird, Unterschiede zwischen den Messreihen von Variationen durch Messungenauigkeiten zu trennen.

Fazit

Bei Wasserkühlern ist es aus meiner Sicht so wie bei allen Dingen. Es gibt immer unterschiedliche Eigenschaften und diese können unterschiedlich gut umgesetzt sein. Dinge wie die Optik sind auch klar eine sehr subjektive Sache. Und dann gewichten Kunden diese Eigenschaften auch noch unterschiedlich. Für mich persönlich ist ein ansprechendes Aussehen relevanter als das letzte Quäntchen an rausgeholter Kühlleistung. Deshalb möchte ich mein Fazit rein auf der Basis der ermittelten Ergebnisse fällen. Bei Produkten in dieser Preisregion möchte ich auch nicht unbedingt einen Preis/Leistungssieger küren. Eine gewisse Einordnung der Leistung in Relation zu den aufgerufenen Preisen erscheint mir aber doch etwas sinnvoll. Auch weil der Optimus in Summe deutlich mehr kostet als die restlichen Kühler.

Alphacool Core Geforce RTX 4090 Strix + TUF mit Backplate (199,98Euro)

Der grundlegende Aufbau vom Core für die RTX 4090 Strix/TUF entspricht dem Kühler, der für die RTX 4090 FE angeboten wird. Von daher wäre für mich zu erwarten gewesen, dass er auch ziemlich genau die gleichen Werte in Sachen Kühlleistung und Durchfluss erreicht. Für dT VRam trifft das zu. Beim Durchfluss sind die Werte sogar besser gewesen. Ich gehe aber davon aus, dass die Werte damals bei der Founders Edition nicht gepasst haben. In Sachen Kühlleistung sind aber deutlich höhere dT-Werte für die GPU herausgekommen. Sie sind so viel höher, so dass ich sie nicht ohne Untersuchung der Ursachen veröffentlichen hätte wollen. Deshalb hat sich der Abschluss dieses Tests verzögert und es ist dieser Artikel entstanden. Durch Verwendung dünnerer Wärmeleitpads (0,75mm) für den VRam konnte der Core dann auf der RTX 4090 TUF die dT-Werte des Kühlers auf der RTX 4090 FE reproduzieren. Hätte der Core diese Werte ohne Modifikationen meinerseits erreicht, so hätte ich diesem Kühler nüchtern eine Empfehlung unter Preis/Leistungsgesichtspunkten (wieviele Euros sind für wieviel dT GPU notwendig?) aussprechen können. In der Vergangenheit hatte ich noch den Aurora als Alternative genannt unter der Annahme, das dieser sich vergleichbar verhält. Stand jetzt muss man aber berücksichtigen, dass man dadurch auch dort mit höheren als den möglichen dT-Werten konfrontiert sein kann und dort ebenso durch die Wahl dünnerer Wärmeleitpads eine Optimierung vornehmen muss, wenn man die besten möglichen Werte erreichen möchte. Zwischen dem Core für die RTX 4090 Strix/Tuf und dem Core für die RTX 4090 FE hat es auch eine geometrische Anpassung gegeben, die für einen geringeren Anpressdruck sorgen dürfte. Aufgrund der Höhe (ca. +190µm) und da ich die Abstandshalter geprüft habe, ob sie vollständig eingeschraubt sind, gehe ich nicht von einer fertigungsbedingten Variation aus. Je nach den Hintergründen dazu, könnte der Aurora für die RTX 4090 Strix/Tuf eher so ausgelegt sein wie der Core für die RTX 4090 FE oder wie der Core für die RTX 4090 Strix/Tuf. Auch die Betrachtungen zur Verbiegung des PCBs legen nahe, das beim Core der geringste Anpressdruck in diesem Testumfeld zur Anwendung kommt.

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Herstellerlink Alphacool Core Geforce RTX 4090 Strix + TUF mit Backplate

HEATKILLER V PRO for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB (269,95Euro)

Der grundlegende Aufbau des HK V Pro entspricht bis auf kleinere Anpassungen der Flüssigkeitskanäle (vermutlich dem etwas anderen Platinenlayout geschuldet) dem Kühler für die RTX 4090 FE. Die geometrische Auslegung, welche für die Anpressdrücke (Höhenunterschiede der Kontaktflächen zu GPU und VRam + Höhenunterschiede dieser Flächen zu den Abstandshaltern) relevant ist, ist bei beiden Modellen gleich. Einzig bei der Kontaktfläche für die GPU hat man im Vergleich zum FE-Kühler etwas Anpressdruck herausgenommen, sofern der eher geringe Höhenunterschied nicht fertigungsbedingt ist. Die gewählte Auslegung passt stand jetzt eher zu den möglichen Höhenunterschieden von Karte zu Karte und ermöglicht damit geringere Schwankungen bei den erreichbaren dT-Werten. Noch eine Notiz am Rande: Nach Durchführung weiterer 3D-Scans gehe ich davon aus, dass es sich weniger um eine Variation der Höhen von Karte zu Karte handelt. Vielmehr sieht es so aus, als das es zu Setzungseffekten durch Verwendung der Karten kommt. Ob dies auch bereits bei Verwendung der Luftkühler auftritt, möchte ich mir später bei einer RTX 4080 Super ansehen. Nun aber zurück zum HK V Pro. Es hat sich angeboten, hier diesen kleinen Exkurs vorzunehmen, da dieser Abschnitt sonst recht kurz ausgefallen wäre. Kurz deshalb, weil der HK V Pro für die RTX 4090 Strix/Tuf direkt „out of the box“ die gleichen sehr guten Werte reproduziert, welche auch das Modell für die RTX 4090 FE erreicht hat.

Herstellerlink HEATKILLER V PRO for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB

Optimus Signature 4090 Strix/TUF GPU Waterblock Rev1 (Rev2: 399Euro)

Vor dieser Woche konnte man den Optimus-Kühler nur direkt beim Hersteller in den USA bestellen. Ich hatte daher hier ursprünglich recht ausführlich beschrieben, wie sich bei einer solchen Bestellung die Gesamtkosten von 530Euro (Mai 2023) zusammensetzen. Der Kühler kann nun aber seit dieser Woche für 399Euro bei Caseking in der Rev2 bestellt werden, die laut Herstellerseite nochmal etwas bessere Temperaturen erreichen soll. Dies ist aber immer noch deutlich mehr als bei den vorherigen Kühlern im Fazit. Das dT GPU ist dafür bei vorliegender Rev1 aber auch deutlich niedriger als beim Core oder HK V Pro. Interessanterweise erreicht der Optimus dies aber mit besseren Durchflusswerten als Core und HK V Pro. Bereits zu Beginn hat sich der Artikel mit dem Thema Anpressdruck bzw. mit der Verbiegung des PCBs beschäftigt. Beim Optimus ist die Verbiegung am größten ausgefallen. Es liegt für mich daher der Schluss nahe, das ein Teil des Vorsprungs zu Core und HK V Pro durch einen höheren Anpressdruck erreicht wird. Die Art der Montage (keine Abstandshalter, vollflächiges Wärmeleitpad zwischen Backplate und PCB, Karte im Sandwich zwischen Kühler und Backplate verschraubt) unterscheidet ihn deutlich von so ziemlich jedem anderen Kühler auf dem Markt. Korrekt montiert (Schrauben nicht zu fest angezogen) bietet es damit deutliche Vorteile bei dT-GPU. Tatsächlich schafft es aber auch die Möglichkeit, eben diese Schrauben weiter als vom Hersteller vorgesehen anzuziehen. Bei dT VRam ist der Optimus dagegen das Schlusslicht des Testfeldes. Ob man das gut oder schlecht finden möchte, kann jeder für sich selbst entscheiden. Relevant für die Nutzung des Kühlers ist es aber vermutlich nicht. Für mich persönlich, der sehr viel Wert auf Optik legt, ist es aber sehr schade, dass beim Optimus keine LED-Beleuchtung integriert ist.

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Herstellerlink Optimus Signature 4090 Strix/TUF GPU Waterblock Rev2

HEATKILLER V ULTRA for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB (299,95Euro)

Wäre dieser Artikel wie ursprünglich geplant vor einem halben Jahr erschienen, wäre dieser Abschnitt gar nicht mehr enthalten gewesen. So folgt nun aber das Fazit zu dem Kühler, der den Optimus dann noch in allen Konstellationen bei dT GPU um weitere 1-2K (je nach Durchfluss und eingestelltem Verbrauch) unterbieten konnte. Dies wird durch eine andere Auslegung mit einem wahrscheinlich geringeren Anpressdruck (siehe Abschnitt „Verbiegung des PCBs“) als beim Optimus erreicht. Im Vergleich zum HK V Pro erzielt der HK V Ultra die Vorteile bei dT GPU durch feinere Finnen und Schlitze in der austauschbaren Bodenplatte. Dies ist dann auch die Erklärung für den höheren Durchflusswiderstand im Vergleich zum sonst baugleichen HK V Pro. Im vorhandenen Kühlkreislauf in diesem Test hat sich dadurch der Durchfluss von maximal 158l/h auf 140l/h reduziert. Das dT GPU sinkt dabei aber von 16,2K (HK V Pro; 450W) auf 12,5K (HK V Ultra; 450W) ab. Relativ betrachtet hat sich der Durchfluss um -11% reduziert, das dT ist aber mit -23% prozentual stärker abgesunken. Das dT GPU fällt beim HK V Ultra sogar so deutlich niedriger als beim Core oder HK V Pro aus, so dass man auch bei niedrigeren Durchflusswerten bessere dT Werte als die anderen beiden Kühler bei höheren Durchflusswerten erreichen kann. Bei dT VRam erreicht der HK V Ultra die gleichen niedrigen Werte wie Core oder HK V Pro und damit wie diese beiden ebenso deutlich bessere Werte als der Optimus.

Herstellerlink HEATKILLER V PRO for RTX 4090 ASUS STRIX/TUF Acryl Ni-Bl aRGB

Herstellerlink Ultra-Bodenplatte

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