In diesem Test werden 5 Wasserkühler auf der Gainward RTX 5090 Phantom getestet. Wie man dem Titel entnehmen kann, passen die gleichen 5 Kühler auch auf die Palit RTX 5090 GameRock. Leider gibt es immer weniger Modelle, die sich zu 100% an das Referenzdesign von nVidia halten. Wenn man das Bohrbild in den Backplates vergleicht, so sind es teilweise nur ein paar wenige Bohrungen, die leicht anders positioniert sind oder das PCB ist vielleicht 5-10mm höher/breiter. Das PCB der Phantom/GameRock-Karten ist tatsächlich so ein Fall, der zwar grundlegend das Referenzdesign verwendet, aber doch relevante Abweichungen besitzt. Das ein Layout dann für 2 Grafikkartenmodelle verwendet worden ist, dürfte dazu beigetragen haben, das es erfreulicherweise für dieses PCB mehrere Wasserkühler von unterschiedlichen Herstellern gibt.
Vorwort
Persönliche suche ich mir tatsächlich die Grafikkarten immer nach den dafür verfügbaren Wasserkühlern aus. Neben der Kühlleistung spielt dabei die Optik eine sehr große Rolle für mich. Ich würde wahrscheinlich eher kleinere Abstriche bei der Kühlleistung machen, als das ich einen Kühler verwendet würde, der mir optisch nicht gefällt. Dies hat erneut die Auswahl der Kühler für diesen Test masgeblich beeinflusst. Wenn ich auch dieses Mal einen Kühler hinzugenommen hatte, weil ich ihn relativ günstig über AliExpress erwerben konnte und weil er von einem Hersteller ist, den ich bisher bei Kühlern noch nie verwendet hatte. Hier nun die Liste der Testteilnehmer in alphabetischer Reihenfolge:
- Alphacool Core Geforce RTX 5090 Gamerock + Phantom mit Backplate
- Barrow Palit RTX 5090 GameRock Full Coverage GPU Water Block Cooler BS-PAT5090-PA
- BYKSKI Geforce RTX 5090 Palit Gamerock mit Backplate (N-PT5090GK-X)
- Watercool HEATKILLER V PRO for RTX 5090 Palit/Gainward ACRYL Ni-Bl aRGB
- Watercool HEATKILLER V ULTRA for RTX 5090 Palit/Gainward ACRYL Ni-Bl aRGB
Bilder von der Montage der Kühler
Hier nun wie auch schon in meinen vorherigen Tests einige Bilder von der Montage der Kühler:
Alphacool Core Geforce RTX 5090 Gamerock + Phantom mit Backplate
Barrow Palit RTX 5090 GameRock Full Coverage GPU Water Block Cooler BS-PAT5090-PA
Warnhinweise zum Barrow: Bei der ersten Montage des Kühlers von Barrow mit den beiliegenden Pads bestand keinerlei Kontakt zwischen Kühler und VRAM-Modulen! Die VRam-Module hatten beim Start des Tests mit 600W direkt etwas über 100°C, weswegen ich diesen dann abgebrochen hatte. Beim Test mit 490W sind die Temperaturen aber unter 100°C geblieben, weshalb ich diesen dann trotz der sehr schlechten Werte durchgeführt habe. Als mir dann bei Demontage des Kühlers der Umstand des fehlenden Kontaktes aufgefallen ist, habe ich dann eine weitere Montage mit den 2mm-Pads von Thermal Grizzly durchgeführt. Anhand der Bilder von der Demontage kann man zwar sehen, das nun gute Abdrücke vorhanden ist. Bei der ersten 3D-Last mit dem erneut montieren Kühler von Barrow ist es dann aber direkt zu Abstürzen der 3D-Applikation oder des ganzen Rechners gekommen. Ich befürchtete da bereits einen Defekt der Grafikkarte. Nach Rückbau auf Luftkühlung funktionierte diese aber wieder ohne Auffälligkeiten. Auch nach Montage des HK V Ultra funktionierte die RTX 5090 weiterhin ohne Probleme. Ich habe dann von einer weiteren Montage des Barrow-Kühlers abgesehen.
BYKSKI Geforce RTX 5090 Palit Gamerock mit Backplate (N-PT5090GK-X)
Watercool HEATKILLER V PRO/Ultra for RTX 5090 Palit/Gainward ACRYL Ni-Bl aRGB
Abdrücke PTM nach der Verwendung
Nach Durchführung der Tests haben sich die Abdrücke auf Kühler und GPU wie folgt gezeigt:
Anpressdruck – eine geometrische Betrachtung
Bei einem Wasserkühler gibt es viele Einflussfaktoren auf die Kühlleistung, die sich mit der Temperaturdifferenz GPU-Kühlmittel (dT GPU) erfassen lässt. Nachfolgend eine Auflistung ohne Anspruch auf Vollständigkeit:
- Materialwahl
- Materialstärken
- Größe der wärmeaufnehmenden/abgebenden Oberfläche (Finnenstrukturen)
- Strömungsverhältnisse im Bereich der Wärmeübertragung Kühler auf Kühlflüssigkeit (Geometrie als auch Höhe des Durchflusses)
- mechanischer Anpressdruck
Diese unterschiedlichen Einflussgrößen haben unterschiedliche „Kosten“. Kupfer kostet wohl meist mehr als Aluminium und lässt sich schwerer bearbeiten als Aluminium. Auf Nutzerseite entstehen damit erstmal nur Nachteile aufgrund eines eventuell höheren Preises für den Kühler. Für die Funktion der Grafikkarte ergeben sich erstmal keine Nachteile außer vielleicht einer höheren mechanischen Belastung aufgrund des höheren Gewichtes. Aber in der aktuellen Großsicht der Wakü-Community ist ja ohnehin kein Platz für Komponenten aus Aluminium. Eine feiner geschlitzte Finnenstruktur erzeugt erstmal nur Mehrkosten bei der Herstellung, die dann indirekt in Form eines höheren Verkaufspreises beim Kunden von „Nachteil“ sind. In der Funktion sind für die Grafikkarte erstmal keine Nachteile zu erwarten, außer vielleicht im späteren Verlauf der Nutzung mit einer höheren Anfälligkeit für Verschmutzungen. Aber letzteres lässt sich durch Reinigung beheben. Beim Anpressdruck sieht es da im Vergleich zu den vorherigen Punkten ganz anders aus. Dieser lässt sich erstmal für den Hersteller durch Änderung der geometrischen Höhenabstände völlig kostenlos im Sinne der Fertigungskosten erhöhen. Nur, wenn er gleichzeitig versucht, diese höheren Anpressdrücke möglichst schonend zu erzeugen, könnten durch höheren Aufwand bei der Mechanik weitere Kosten entstehen. Die Frage aus meiner Sicht ist dann aber, wann wird der Anpressdruck zu hoch? Ab wann könnte es sich nachteilig auf die Lötverbindungen zwischen Chip/Speichermodulen und Platine auswirken?
Ohne konkrete Angaben der Grafikkartenhersteller hierzu lässt sich dies leider nicht beantworten. Für den Grafikkartenhersteller ist es ein zweischneidiges Schwert. Auf der einen Seite wird mit niedrigerem Anpressdruck Kühlleistung verschenkt und auf der anderen Seite riskiert man mit höherem Anpressdruck eine Häufung von Grafikkartenausfällen. Aus Nutzersicht, falls man sich wegen diesem Thema Sorgen macht, könnte man aus Vorsicht eher zu Kühlern mit tendenziell niedrigerem Anpressdruck greifen. Beim Test der Kühler für die RTX 4090 Strix/Tuf hatte ich mir zu diesem Thema ganz konkret die Verbiegung des PCBs angesehen.
Um die nachfolgenden Temperaturergebnisse besser einordnen zu können, folgt hier nun eine Betrachtung der geometrischen Höhenunterschiede, die einen Einfluss auf den Anpressdruck haben. Der ein oder andere, der schon länger eine Wasserkühlung verwendet, wird vielleicht gedanklich einwenden, dass es ja aktuell eigentlich fast nur noch Kühler gibt, die Abstandshalter verwenden und das es ja dadurch nicht dazu kommen kann, dass zu viel Anpressdruck aufgebracht wird. Es soll hier nicht um solche Fehlverwendungen durch den Nutzer gehen, sondern den durch den Hersteller hineinkonstruierten Anpressdruck. Ganz ohne Anpressdruck kommt man ja auch nicht aus. In den nachfolgenden Darstellungen sieht man, wie der Analysebereich für die Erfassung der Höhenprofile über die 3D-Daten gelegt worden ist:
Mit der Diagonalen kann man die Höhenwerte im Bereich der Auflagefläche auf den Chip und die Anlageflächen an den Verschraubungen in einem Diagramm erhalten:
Während die Kühler in den Anschraubflächen am PCB anliegen, kommt es im Bereich des GPU-Chips zu Überschneidungen, die unterschiedlich hoch ausfallen:
So eine Überschneidung ist natürlich nur in einem Diagramm oder einem 3D-CAD-Programm möglich, aber nicht mit realen Bauteilen. Wenn man die Linienprofile so darstelle, so dass die Kühler auf dem Chip quasi aufliegen, dann sieht es so aus:
Es ändert sich allerdings nur die Darstellung. Nachfolgend die Gegenüberstellung der sich ergebenden Abstände:
Der Core hat den größten Abstand und dieser ist um mehr als +90% größer als die Abstände der restlichen Kühler. Die restlichen Kühler liegen in einem Bereich von 60µm. Für den Fall, dass die Einheit µm nicht so geläufig ist: 1mm = 1000µm (Mikrometer. Wenn man jetzt aber die Schrauben anzieht und sich die Abstandhalter anschaut, wird man feststellen, dass es trotzdem zur Anlage des PCBs an die Abstandshalter kommt. Dies ist dann aber nur möglich, wenn sich Abstände durch Verbiegungen oder Pressungen ändern. Folglich sollte es beim Core zu größeren Verbiegungen und Pressungen als bei den anderen 4 Kühlern kommen. Beim Anpressdruck, der auf den GPU-Chip wirkt, sind aber auch noch die Höhenunterschiede und Paddicken der VRam-Module relevant, da diese direkt um den GPU-Chip platziert sind. Für diese Betrachung liegt das Linienprofil nun wie folgt:
Hier in diesem Diagramm fällt auf, dass die VRAM-Module in diesem Bereich leicht schräg liegen. Es ist davon auszugehen, das sie durch Anziehen der Verschraubung um die GPU dann durch Verbiegung des PCBs waagrechter liegen. Ohne Anzug ergeben sich die folgenden Abstände (gemittelt über alle 16 Module) zwischen Anlageflächen der Pads für die VRAM-Module und der Oberflächen der Module selbst:
Je nach Dicken und Konsistens der verwendeten Wämreleitpads ergibt sich eine unterschiedliche notwendige Kompression und damit teilt sich die Anpresskraft unterschiedlich zwischen GPU-Chip und VRam-Modulen auf. Hierzu empfehle ich auch den Artikel „dT GPU höher als erwartet – Eine Ursachenanalyse + Behebung„.
„Setzung“ von GPU-Chip und VRam-Modulen
Die RTX 5090 Phantom aus diesem Kühlertest, die RTX 5090 Astral (Vergleichstest) und eine RTX 5090 Ventus sind alle nach Verwendung eines Wasserkühlers erneut mit dem 3D-Scanner aufgenommen und die Höhendaten ausgewertet worden. So konnten „Setzungseffekte“ festgestellt werden. Das meint, dass die Höhenwerte von GPU-Chip und VRam-Modulen bei erneuter Messung geringer sind als zuvor nach nur kurzer Nutzungsdauer mit dem originalen Luftkühler. Jetzt mag jemand einwenden, dass es ja ohnehin Höhenunterschiede von Grafikkarte zu Grafikkarte gibt. Das liest man doch im Netz. Meiner Erfahrung nach aus vielen 3D-Scans über nun schon 3 Grafikkartengenerationen hinweg sind die Höhenunterschiede von Karte zu Karte eher gering. Klar, es sind immer nur Stichproben und es mag auch Ausreißer geben. Aber zur Untermauerung meiner Aussage der eher geringen Unterschiede nachfolgend nicht nur die Werte der RTX 5090 Phantom aus diesem Test:
Die Höhenwerte von 4 RTX 5090 Grafikkarten nach nur wenigen Stunden Nutzung mit dem Luftkühler liegen in einem Bereich von nur 36µm, wobei ein Teil dieser geringen Unterschiede durch Messungenauigkeiten kommen dürfte. Aufgrund der Verfügbarkeit ist auf der RTX 5090 Phantom zuerst der Core-Kühler verwendet worden und das für ca. 3 Monate. Danach hat die Höhe des GPU-Chips um 95µm niedriger gelegen. Bei jeder Messung nach Verwendung eines weiteres Kühlers danach hat sich nicht mehr nennenswert etwas getan. Der maximale Unterschied von 13µm liegt im Bereich der Messungenauigkeit. Allerdings sind diese dann auch nicht mehr so lange am Stück verwendet worden. Das bei dem Kühler mit dem potentiell höchsten Anpressdruck (geometrische Betrachtung) auch die höchste Setzung auftritt, erscheint aber auch plausibel. Bei einer RTX 5090 Ventus, auf der ein Core für 9 Monate in Verwendung gewesen ist, ist der GPU-Chip dann 85µm niedriger gemessen worden. Für die Astral gibt es nur Höhenwerte für die Verwendung nach beiden Kühlern (zuerst der Bykski und dann der DeltaMate). Bei der Astral fällt die Höhe beim GPU-Chip nur um 67µm geringer aus. Die Anpressdrücke dürften beim Bykski für die Astral (Abstand zwischen Abstandshalter und PCB gleich 320µm) und beim DeltaMate (Abstandshalter-Abstand gleich 250µm) aber auch geringer sein als beim Core auf der RTX 5090 Phantom. Bei den VRam-Modulen ist eine Setzung ebenso messbar:
Die VRam-Module der Phantom, Ventus und der Tuf (ein weiterer Kühlertest soll folgen) liegen vor Durchführung der Kühlertests in einem Bereich von 18µm und die Werte bei der Astral liegen 24µm höher. Nach Verwendung mit dem Core hat sich die mittlere Höhe bei der Phantom um 47µm und bei der Ventus um 46µm reduziert. Nach Nutzung der anderen Kühler auf der Phantom hat es nur noch Unterschiede im Bereich der Messungenauigkeit gegeben. Bei der Astral ist es nur zu einer Verringerung um 38µm gekommen. Ob und inwieweit diese Setzung ein Problem ist, kann ich nicht sagen. Sollte es durch den höheren Anpressdruck beim Core auch zu einer höheren Verbiegung des PCB kommen, so könnte dies tatsächlich problematischer sein als die Setzung. Das PCB dürfte nämlich elastischer (leicht verbiegbar sein) als der Interposer mit dem GPU-Chip oder die VRam-Module. Es kann dadurch also zu Zugkräften in den Lötverbindungen kommen.
Im Vergleich der Temperaturwerte kann der Core theoretisch (wenn sonst alle anderen Einflüsse genau gleich wären) damit kleinere dT-Werte erzielen. Bei Verwendung des Core vor den anderen Kühlern ergibt sich ein weiterer Vorteil für diesen: Bei den nachfolgenden Kühlern fällt der Anpressdruck durch die geringeren Höhen der Bauteile niedriger aus als wie wenn diese Kühler vor dem Core montiert gewesen wären. So eine Setzung hatte sich das erste Mal bei Tests/Scans mit den RTX 4090ern gezeigt. Seitdem ist es eigentlich der Plan, den Kühler mit dem höchsten Anpressdruck als letztes zu testen. Aufgrund der unterschiedlichen Verfügbarkeiten ist der Core aber als erstes montiert gewesen.
Testdurchführung
Es sind 2 unterschiedliche Verbrauchsszenarien getestet worden:
- 600W mit Standardeinstellungen
- 490W durch Begrenzung des Powerlimits
Komponenten im Kreislauf
Die Reihenfolge in der Aufzählung spiegelt direkt die Reihenfolge der Komponententen im Kreislauf wieder:
- Calitemp digitaler Temperatursensor Innen-/Außengewinde G1/4 für aquaero 5/6 (Vorlauftemperatur)
- Durchflusssensor high flow NEXT, G1/4
- HEATKILLER Tube 150
- 2x D5 NEXT Pumpe mit ULTITOP DUAL D5 MIRROR BLACK Pumpenadapter für zwei D5-Pumpen, G1/4
- cuplex kryos NEXT RGBpx black 1200/1156/1155/1151/1150, Acryl/Nickel
- GPU-Wasserkühler mit Calitemp (eingeschraubt in einen drehbaren Fitting) am Eingangsport des Wasserkühlers
- alternativ zu 6. bei der Durchflussermittelung ohne GPU-Wasserkühler: Schlauchstück mit Schottdurchführung und 2 Fittingen
- Calitemp digitaler Temperatursensor Innen-/Außengewinde G1/4 für aquaero 5/6 (eingeschraubt an der Slotdurchführung nach dem GPU-Wasserkühler)
- CPC NS6 Schnellverbinder
- MO-RA IV 600 Black mit 9x Noctua NF-A20 PWM chromax.black.swap 800rpm (200x200x30mm)
- CPC NS6 Schnellverbinder
- 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
Die Grafikkarte ist bei jedem Kühler waagrecht auf dem Kopf stehend direkt im Slot des Mainboards montiert.
Die Calitemp-Temperatursensoren sind über den Aquabus an einem Aquaero 6 Pro angeschlossen. Die zur Wasserkühlung gehörenden Messwerte sind über die Aquasuite aufgzeichnet 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
Die Kühler erreichen teilweise recht unterschiedliche Durchflusswerte. Für den Vergleich zum gleichen Kreislauf ohne Grafikkartenkühler ist ein Schlauchstück mit 2x Fittingen und einem Schottverbinder eingesetzt worden. Durch die Verwendung von Innovatek Protect ist es dabei auch relevant, dass das Kühlmittel dabei in etwa die gleiche Temperatur hat. Es ändert sich nämlich temperaturabhängig die Viskosität von Innovatek Protect so sehr, so dass es auch beim Durchfluss zu messbaren Unterschieden führt. Bei den nachfolgenden Diagrammen hat die mittlere Kühlmitteltemperatur mit Werten zwischen 30 und 34°C etwas weiter auseinander gelegen als beim Test der Kühler für die RTX 5090 Astral.
Durchflussvergleich bei 30 bis 34°C – 600W
Aufgrund des sehr linearen Anstiegs der Durchflussgeschwindigkeit über der Pumpenleistung kann man sich punktuell mit dem Vergleich der Kühler beschäftigen. Nachfolgend die sich maximal ergebenden Durchflusswerte bei 90% Pumpenleistung:
Die größte Reduktion des Durchflusses entsteht alleine durch Verbau eines Grafikkartenkühlers. So fällt der Durchfluss mit dem Bykski von 243l/h auf 212l/h und damit relativ um -12,7%. Zwischen dem Bykski, der mit 212l/h den höchsten Durchflusswert der Kühler erreicht und dem HK V Ultra, der mit 189l/h den geringsten Durchflusswert erreicht, liegen relativ bezogen auf den Bykski weiterhin auch nur -11,2% Reduktion vor. Dafür, dass der HK V Ultra deutlich feiner geschlitzt ist, ist die Durchflussreduktion als eher gering zu betrachten. Der Core erreicht mit 193l/h ähnlich niedrige Werte wie der HK V Ultra, der aber im Testumfeld hier der am feinsten geschlitzte ist. Der HK V Pro erreicht einen ähnlich hohen Wert wie der Bykski. Allerdings hat die mittlere Wassertemperatur beim HK V Pro mit nur in etwa 30°C um ca 2°C niedriger gelesen. Bei gleichen Temperaturen dürfte der HK V Pro deutlich näher am Bykski liegen (siehe auch das nachfolgende Diagramm). Mit 34°C im Mittel beim Core ist dessen maximaler Durchflusswert vermutlich auch etwas höher als wie wenn die Temperatur auf einem ähnlichen Niveau wie beiden anderen Kühlern gelegen hätte.
Man könnte jetzt aber auch betrachten, welche Pumpenleistungseinstellungen für den jeweiligen Kühler notwendig sind um den genau gleichen Durchflusswert zu erreichen. Nachfolgend habe ich mich dabei für 150l/h entschieden, da dieser Wert zum einen für alle Kühler erreichbar ist und zum anderen oberhalb von diesem Wert die dT GPU Verläufe deutlich flacher verlaufen als im Bereich 50 bis 150l/h.
Der eher theoretische Wert für den Kreislauf ohne Grafikkartenkühler liegt bei 42% Pumpenleistung (für beide Pumpen generell gleich gesetzt). Durch den Verbau des Bykski muss der Wert auf 55% (+13%) erhöht werden. Für den HK V Ultra ist vom Bykski kommend eine Erhöhung um weitere 14% notwendig und man erhält damit 69% notwendige Pumpenleistung. Die Werte des HK V Pro und des Core liegen mit 59 und 63% dazwischen. Wegen des eingangs erwähnten linearen Verhaltens ist diese Reihenfolge so aber auch zu erwarten gewesen.
Die Schwierigkeiten mit dem Kühler von Barrow haben wie bereits beschrieben, dazu geführt, dass nur für 490W ein kompletter Satz an Durchflussmesspunkten vorliegt. Deswegen nun auch noch die Werte für die 490W-Messreihen:
Durchflussvergleich bei 28 bis 32°C – 490W
Durch nur noch ca. 490W Verlustleistung von der GPU haben die mittleren Wassertemperaturen bei den Kühlern nur noch zwischen 28 und 32°C gelegen:
Je nach Kühler ist damit im Vergleich zur Messreihe mit 600W die mittlere Wassertemperatur um 1-2K niedriger. Von daher ist es plausibel, wenn der maximal erreichte Durchfluss ebenfalls etwas geringer ausfällt:
Die Reihenfolge der Kühler ist bei 490W die gleiche wie bei 600W. An forderster Position der Kühler steht aber der Barrow mit 228l/h, was nur um -6% geringer im Vergleich zum Kreislauf ohne Grafikkartenkühler ausfällt. Dies ergibt sich vermutlich aus einer eher groben Finnenstruktur mit eher breiten Kanälen und es ist nun die Frage, welche dT Werte der Barrow damit noch erreichen kann und ob diese Auslegung bei einer Grafikkarte mit maximal 600W Verlustleistung noch passend ist.
Temperaturwerte bei ca. 600W Board Power Draw (Powerlimit = 600W)
Bei diesen Tests ist die RTX 5090 Astral mit ihren Standardeinstellungen (keine Takt-, Spannungs- oder Powerlimit-Anpassungen) mit dem MSI Kombustor 4 belastet worden: Dies sind die gewählten Einstellungen:
Verbrauchswerte – 600W
Neben der Erfassung der Temperaturwerte spielt es für eine Vergleichbarkeit der Kühler auch eine Rolle, welche Verbräuche und damit abzuführende Wärmemengen sich eingestellt haben.
Die Spannweite (Max-Min) der Verbräuche über die Messreihe liegt bei allen Kühlern bei jeweils ca. 1W.
Bei den Mittelwerten der Boardpower über die gesammte Messreihe haben 3 Kühler mit ca. 592W quasi auf dem gleichen Wert gelegen. Nur der Core hat mit 598W 5-7W höher gelegen, was aber relativ nur +1% bedeutet.
Temperaturdelta Grafikkartenchip (dT GPU) – 600W
Um eine Vergleichbarkeit unabhängig der sonstigen Rahmenbedingungen (Lufttemperatur im Raum, verwendete Radiatoren) zu gewährleisten, werden nachfolgend nicht die absoluten Temperaturen angegeben, sondern die sich ergebenden Temperaturdifferenzen/Temperaturdeltas dT (=Komponententemperatur-Temperatur des einströmenden Kühlmediums in den Kühler).
dT GPU – 600W
Der HK V Ultra erreicht über den gesammten Durchflussbereich mit Abstand die niedrigsten dT-Wert für die GPU. Die anderen 3 Kühler dagegen liegen je nach Durchfluss mal mehr und mal weniger bei den gleichen dT Werten. Dies lässt sich mit den nachfolgenden Darstellungen auch noch in konkrete Zahlen fassen.
Relative Verläufe von dT GPU
Durch die unterschiedlichen Durchflusswiderstände der Kühler haben sich für die gleichen Pumpeneinstellungen nicht genau die gleichen Durchflüsse ergeben. Es hätte bei der Menge an Datenpunkten einen recht hohen Aufwand bedeutet, bei der Messung für jeden Kühler immer genau den gleichen Durchflusswert zu treffen. Um alle Kühler aber doch für bestimmte Durchflüsse in Relation setzen zu können, habe ich die Trendlinienfunktion von Excel verwendet. Hier dargestellt am Beispiel der Werte des DeltaMate:
Excel liefert neben der Gleichung aus das Bestimmtheitsmaß R². Bei Verwendung eines Polynoms 3. Grades ist das Bestimmtheitmaß R² mit 0,996 meiner Meinung nach sehr gut. In dem Bereich, in dem auch tatsächliche Messwerte vorliegen, ist die Deckung auch sehr gut. Aber gerade im hohen Durchflussbereich kann man erkennen, das dort das dT wieder ansteigen würde, was physikalisch gesehen keinen Sinn hat, sofern sich an der Durchflusssituation nichts ändert (Entstehung von Bypässen). Diese Funktion ist also eher nicht dazu geeignet, in niedrigere und höhere Durchflussbereiche zu extrapolieren. Die Abweichungen der berechneten Werte zu den gemessenen Werten liegen ca in einem Bereich von +/-0,2K:
Durch Berechnung der Verläufe kann dann für den genau gleichen Durchflusswert ein dT-Wert aufgetragen werden:
Man kann damit nun auch von beiden Verläufen die Werte des einen Verlaufs abziehen. Der Bezugsverlauf wird damit zu „Null gesetzt“ und für den anderen Verlauf erhält man die Differenz zum Bezugsverlauf in jedem Datenpunkt. Im nachfolgenden Vergleich ist als Bezugsverlauf der Verlauf des Kühlers mit den niedrigsten dT-Werten gewählt:
Der Bykski hat um 2-3K höhere dT-Werte als der HK V Ultra. Der HK V Pro sogar um ein um ca. 4K höheres Temperaturdelta. Bei dem Core hängt es davon ab, welchen Durchfluss man betrachtet. Bei sehr niedrigen Durchflüssen hat er ein um +5K höheres dT als der HK V Ultra, was sich dann bis zum Durchfluss von 210l/h auf ca. +2K reduziert.
Temperaturdelta des Grafikkartenspeichers (dT VRam) – 600W
Bei dT VRam besitzt der HK V Ultra erneut das geringste Temperaturdelta und damit die höchste Kühlleistung:
Während der HK V Pro beim dT GPU noch die höchsten Werte hat, erzielt er nun bei dT VRam die genau gleich niedrigen Werte wie der HK V Ultra. Da es sich bis auf den Einsatz mit den Schlitzen für die GPU-Kontaktfläche quasi um den genau gleichen Kühler handelt, überrascht dies aber auch nicht. Tatsächlich sind sogar die gleichen Pads vom Test des HK V Ultra wiederverwendet worden und trotzdem kommen im Rahmen der Messgenauigkeit die gleichen Werte raus. Danach folgt der Bykski und auf dem letzten Platz liegen mit größerem Abstand die Werte des Core, dazu noch im Fazit ein paar Worte. Bei den Testreihen zu den Kühlern für die Astral hatte es sich gezeigt, dass die Temperatur des Grafikspeichers teilweise ab einem gewissen Durchfluss nicht mehr abgenommen hat. Bei den Verläufen von 3 Kühlern für die Phantom/Gamerock ist dies ebenso und hier ab 130-140l/h festzustellen:
Temperaturwerte bei ca. 490W Board Power Draw (Powerlimit = 490W)
Bei dieser Messreihe ist der Verbrauch einfach dadurch auf 490W begrenzt worden, in dem das Powerlimit auf 82% gestellt worden ist. Im Vergleich haben sich dabei diese Verbräuche ergeben:
Verbrauchswerte 490W
Die Spannweite der Verbräuche liegt beim Bykski, HK V Ultra und dem HK V Pro bei nur bis zu 0,2W. Beim Core liegt die Spannweite bei 5W und beim Barrow bei 7W.
In der 490W-Messreihe erreichen der HK V Pro und der HK V Ultra mit jeweils 492W eine Punktlandung. Die Werte von Bykski, Core und Barrow liegen alle gleich auf und mit ca. 484W um ca. 8W niedriger.
Temperaturdelta Grafikkartenchip (dT GPU) – 490W
Die Temperaturdeltas für die GPU fallen nun wie zu erwarten bei der 490W etwas geringer aus im Vergleich zur 600W-Messreihe. Wobei die Werte des Barrow-Kühlers gerade bei niedrigen Durchflüssen deutlich höher sind als die der restlichen Teilnehmer:
Mit Hilfe der Trendlinienfunktion von Excel sind erneut für genau den jeweils gleichen Durchflusswert die dT-Werte berechnet worden:
Temperaturdelta des Grafikkartenspeichers (dT VRam) – 490W
Der Barrow, bei dem zwischen VRam-Modulen und Kühler kein Kontakt vorgelegen hat aufgrund zu dünner beiliegender Pads, hat mit weitem Abstand die größten dT-Werte. HK V Ultra und HK V Pro liegen erzielen quasi erneut die genau gleichen Werte und auch die niedrigsten dT-Werte. Danach folgt der Bykski und auf Platz 3 folgt der Core. Wer die Werte der 600W-Messreihe sehr genau studiert hat, dem fällt vielleicht auf, das nun bei 490W die dT-Werte für den VRam auch niedriger ausfallen. Hier der Vergleich beider Messreihen für 150l/h:
Hieran kann man ganz schön sehen, so finde ich, dass die Temperaturen einer Komponente nicht nur von der eigenen Verlustleistung und der Effektivität der Kühlung dieser Komponente bestimmt sein können, sondern auch von der Verlustleistung benachbarter Komponenten. So gibt der GPU-Chip sicher den größten Teil seiner Verlustleistung an den Kühler ab und je besser hier der Wärmeübergang funktioniert, auch umso mehr. Ein Teil der Wärmeenergie wird aber auch an das PCB und damit auch an die benachbarten VRam-Module abgegeben. Das ist dann meiner Meinung nach auch die Erklärung dafür. das hier nun bei 490W kleinere dT-Werte vorliegen, weil weniger Wärmeenergie von den VRam-Modulen an den Kühler abzuführen ist.
Zusammenfassung und Fazit
Mit dem Test der Kühler für die RTX 5090 Astral habe ich das erste Mal Balkendiagramme für die Darstellung von dT GPU Werten für ausgewählte Durchflusswerte verwendet. Auch bei diesem Test bin ich der Meinung, das sich hier erneut plakativ gewisse Dinge ablesen lassen:
So reduzieren sich die dT Werte bei allen Kühlern von 50 auf 100l/h deutlich mehr, als von 150 auf 190l/h. Die Werte des HK V Ultra sind mit optisch wahrnehmbaren Abstand auf einem deutlich niedrigeren Niveau als die der anderen Kühler. So ist es auch möglich, dass der HK V Ultra bei nur 50l/h in etwa den dT-Wert erreicht, den die anderen 3 Kühler grob erst mit 100l/h erreichen. Der Wert des HK V Ultra bei 100l/h ist dann sogar niedriger als die Werte der anderen 3 Kühler bei 150l/h und für den Vergleich 150 zu 190l/h ist dies ebenso der Fall. Der HK V Pro, der ja vom gleichen Hersteller kommt, liegt dagegen bis auf den Durchfluss von 50l/h auf dem letzten Platz (bei 50l/h hat der Core einen höheren dT-Wert).
Bei den nachfolgenden Einzelfazits soll der Fokus auf der Einordnung der erreichten Kühlleistungs- und Durchflusswerte liegen und mit welchen technischen Herangehensweisen diese erreicht worden sind. Optisches Aussehen und andere Dinge sollen da außen vor bleiben, da hier sowieso jeder für sich entscheiden kann, was einem da wichtig ist oder besser gefällt.
Barrow
Diverse Ausführung des Barrow-Kühlers für andere RTX 5090 Karten kann man in Deutschland für ca. 130Euro bestellen. Die Variante für diesen Test hier ist über Aliexpress bestellt worden und das zu einem ähnlichen Preis. Alleine wegen der Schwierigkeiten bei der Montage und erst recht wegen der Abstürze der Karte bei der zweiten Montage des Barrow, möchte ich von diesem Kühler abraten. Selbst ohne diese gravierenden Probleme muss man aber immer noch festhalten, das die dT Werte sogar bei nur 490W mit großem Abstand nur für den letzten Platz reichen. Davon abgesehen wäre ich der Ursache für die Ausfälle gerne nachgegangen, wollte dafür aber nicht riskieren, dass die Phantom einen dauerhaften Defekt erleidet.
Herstellerlink: Barrow
Watercool Heatkiller V Pro
Bei den Kühlern für die RTX 4090 Strix / Tuf hat die Pro-Variante vom Heatkiller noch eindeutig vor dem Core gelegen. Jetzt liegt er bei niedrigen Durchflüssen in etwa gleich auf mit dem Core und bei höheren Durchflüssen liegt der Core um 1-3K vorne bei dT GPU. Dafür fallen die dT-Werte für den VRam immer noch deutlich besser aus als beim Core und sie liegen mit den Werten des HK V Ultra auf Platz 1 in diesem Vergleich. Der HK V Pro ist etwas weniger restriktiv als der Core. Der Pro ist vielleicht neben dem Ultra noch am ehesten eine Option für die Nutzer, die nicht den Fokus auf die geringsten Temperaturdeltas haben, sondern denen eine höhere Robustheit gegen Festsetzen von Partikeln in den Finnen wichtiger ist. Wer dann später aber doch noch die Temperaturen optimieren möchte, kann sich eine Ultra-Bodenplatte nachkaufen und seinen Kühler umbauen. Beim Core oder Bykski ist dies nicht möglich. Die Demontierbarkeit der Bodenplatte erleichtert meiner Meinung nach auch sehr die Reinigung der Finnenstruktur bei Bedarf. Der HK V Pro kann aktuell für 299,95Euro bei Watercool bestellt werden.
Herstellerlink: Watercool HEATKILLER V PRO for RTX 5090 Palit/Gainward
Alphacool Core
Lässt man den Barrow außen vor, so reiht sich der Core mit aktuell 199,98Euro am unteren Ende der in Deutschland erhältlichen Kühler ein. Bei der Kühlleistung des Chips ist er aber bei Durchflüssen unter 100l/h auf dem Niveau des HK V Pro und bei Durchflüssen von 50-70l/h ist er sogar mit dem dT-Wert darüber. Ab grob 150l/h erreicht er dann beim Chip die Werte des zweitplatzierten Bykskis. Beim VRam erreicht er aber auch nur die mit Abstand höchsten dT-Werte (der Barrow spielt keine Rolle, da dort kein Kontakt zwischen Pads und Kühler bestanden hat). Bei Betrachtung der Abstände zwischen VRam-Modulen und Kontaktflächen (mögliche Verbiegungen des PCBs unberücksichtigt) im Geometriebereich hat sich ein mittlerer Abstand von 1,183mm ergeben. Beim Kühler liegen 1mm-Pads bei und bei nochmaliger Sichtung fällt auf, dass die Abdrücke auf den Pads nur sehr ungleichmäßig vorhanden waren:
Teilweise wirkt es so, als hätte vielleicht gar kein Kontakt bestanden. Die nochmal deutlich schlechteren Werte des Barrow bei 490W, bei dem wegen deutlich zu dünner Pads gar kein Kontakt bestanden hatte, zeigen aber, dass doch ein Kontakt vorgelegen haben muss. Interessanterweise sind die Abdrücke der Bereiche, die nahe an den 4 Anschraubpunkten liegen, noch am kräftigsten ausgebildet. Dies würde zu dem Verhalten passen, das ja auch dort die Höhenänderung durchs Anziehen am größten ist. Die Abstände der Bohrungen von links nach rechts (im Bild) sind auch größer als die Abstände der Bohrungen von oben nach unten. Von daher wäre es zu erwarten, das die Verbiegung von links nach rechts größer ausfällt als von oben nach unten. Bei der Auslegung der Verteilung des Anpressdrucks liegt dieses Mal der Schwerpunkt also eher auf dem GPU-Chip und weniger auf den VRam-Modulen. Beim Core für die 4090 ist dies noch anders gewesen (Klick) und konnte zu erhöhten dT-Werten bei der GPU führen. Das Thema mit dem Anpressdruck ist es nun auch, warum ich die dT-Werte für die GPU eher skeptisch betrachte. Ja, so eine Auslegung kostet erstmal nichts und ermöglicht bessere Temperaturwerte als wie wenn man sich für einen geringen Anpressdruck entschieden hätte. Man kann sich damit gegenüber anderen Kühlern, die anderweitig mehr Aufwand betrieben haben (z.B. Finnenstrukturen), aber vielleicht beim Anpressdruck eher vorsichtiger gewesen sind, besser positionieren.
Herstellerlink: Alphacool Core Geforce RTX 5090 Gamerock
Bykski
Preislich folgt der Bykski mit 219,99Euro knapp hinter dem Core. Beim Temperaturdelta dT GPU liegt er auf dem zweiten Platz, wenn auch seine Werte vom ersten Platz etwas weiter entfernt sind als von den Werten der hinter ihm platzierten Kühler. Dafür dass der Bykski auch noch mit den geringsten Anpressdrücken (Abstand beträgt nur 230µm) arbeitet, finde ich diese Positionierung beachtlich. Bei dT VRam liegt er wegen der gleich guten Werte von HK V Pro und Ultra erst auf dem dritten Platz. Nun allerdings näher an den Werten der beiden Heatkiller-Varianten und weiter weg von den Werten des Cores. Beim Durchfluss ist der Bykski dann sogar auf Platz1. Wer jetzt keinen Wert darauf legt, bei der Kühlleistung die allerbesten Werte zu erreichen, der dürfte mit dem Bykski sehr gut beraten sein.
Shoplink: BYKSKI Geforce RTX 5090 Palit Gamerock mit Backplate
Watercool Heatkiller V Ultra
Der HK V Ultra positioniert sich erneut sowohl bei dT GPU als auch dT VRam auf dem ersten Platz. Bei dT GPU erreicht man dies wahrscheinlich aufgrund des höheren Aufwandes bei der Fertigung. So sind zum einen die Finnen am feinsten geschlitzt. Hier ein Vergleich von Pro und Ultra (Achtung, hohe Dateigröße):
Und zum anderen wird bei der Backplate des Heatkillers der meiste Aufwand betrieben um eine möglichst gute Krafteinleitung zu erreichen:
Gut, bei Betrachtung des Unterschiedes von dT GPU zwischen Pro und Ultra muss man sicher festhalten, dass der größere Einfluss von den feineren Finnen kommt. Die Gestaltung der Backplate hilft dann eher dabei, die Kraft möglichst schonend ohne Biegemomente auf den GPU-Chip zu bringen. Beim Durchfluss ist dann aber der Preis für die feine Finnenstruktur zu bezahlen, da dort der HK V Ultra am restriktivsten ist. Dieser Preis ist aber widerrum vielleicht nur ein eher geringer, wenn man berücksichtigt, dass der Ultra immer eine „Durchflussklasse“ (ca. 50l/h weniger) niedriger bereits die dT-Werte erzielt, welche die anderen Kühler erst in der nächsten „Durchflussklasse“ erreichen (Klick). Bei 100l/h sind sie beispielsweise dann sogar geringer als die Werte der anderen bei 150l/h. Der HK V Ultra reduziert zwar den Durchfluss bei gegebener Pumpenleistung stärker als die anderen, es wird aber für die sehr guten Werte auch weniger Durchfluss benötigt. Preislich positioniert sich der HK V Ultra in diesem Umfeld dann auch mit 339,95Euro an der obersten Position. Tatsächlich ist es aber schon oft so gewesen, dass die beste Leistung auch den höchsten Preis hat. Ob es einem das Wert ist, muss jeder für sich selbst entscheiden. Für mich persönlich gibt es beim HK V Ultra mit der Restriktivität beim Durchfluss nur ein kleines „Aber“.
Herstellerlink: Watercool HEATKILLER V ULTRA for RTX 5090 Palit/Gainward