Fan Stacking: Mythos vs. Realität

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Inhaltsverzeichnis

Wird das Fan-Stacking der ganzen Aufmerksamkeit, die es bekommt, wirklich gerecht? Es scheint, als ob Kühlkörperverkäufer hin und wieder nach etwas suchen, um den Verkauf anzukurbeln, und sich gestapelte Lüfter einfallen lassen. Intuitiv macht es Sinn, einen Ventilator übereinander zu platzieren – „verdoppelt den Luftstrom“, lautet die gängige Begründung.

Tut mir leid, Leute – die Wahrheit ist viel härter. Lüfterstapelung kann funktionieren, aber nur unter bestimmten Bedingungen; Wenn diese Bedingungen nicht vorliegen, kann die Lüfterstapelung tatsächlich zu einer schlechteren Leistung führen. Selbst wenn die notwendigen Bedingungen erfüllt sind, glauben Sie nicht, dass Sie den doppelten Luftstrom erreichen können – wenn Sie Glück haben, VIELLEICHT zusätzliche 20 %.

Soweit ich die Theorie hinter der Lüfterstapelung verstehe, besteht das wesentliche Problem darin, dass die Luft, die die Flügel des ersten Lüfters verlässt, in einem etwa 45-Grad-Winkel austritt. Sofern der zweite Lüfter die Luft in diesem Winkel nicht ungestört ansaugen kann, erzeugt er nur eine Menge Turbulenzen und Lärm, ohne dass die Leistung gesteigert wird.

Die EINZIGE Möglichkeit, eine Leistungssteigerung von etwa 20 % zu erzielen, besteht darin, dass sich der zweite Lüfter in die entgegengesetzte Richtung zum ersten dreht (danke an Andy Lemont für die Einführung).

Um nun zu zeigen, wie sich diese Prinzipien tatsächlich auswirken, habe ich einen Test wie folgt aufgebaut:

Unter Verwendung des gleichen Kühlkörpers habe ich einen Papst 33 cfm-Lüfter (der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht), einen A Delta 38 (im Uhrzeigersinn) und ein Paar YS Tech 26 cfm-Lüfter (ebenfalls im Uhrzeigersinn) verwendet. Nicht viele Lüfter drehen sich gegen den Uhrzeigersinn; Der Papst war der einzige, den ich hatte.

Anschließend ließ ich die Lüfter in verschiedenen Positionen laufen, einen Lüfter und gestapelt, um zu zeigen, welche Leistungssteigerungen möglich sind. Ich habe dies auf einem ABIT KT7 mit Prime 95 und einem Duron 800 bei 1000 MHz und 1,9 Volt gemacht. Ich habe den Omega HH23 verwendet, um die Temperaturen zu messen und C/Ws für jede Bedingung zu berechnen.

Interpretation von C/W: Für jedes Watt, das die CPU abstrahlt, kühlt der Kühlkörper den Kern um (C/W x Watt) plus Umgebungstemperatur. Beispielsweise bedeutet bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C ein C/W von 0,25 bei einer CPU mit 50 Watt Strahlung, dass die CPU-Temperatur 50 x 0,25 = 12,5 °C über der Umgebungstemperatur oder 37,5 °C beträgt. Je niedriger das C/W , desto besser.

Die beste Kühlung erfolgt mit einem einzelnen im Uhrzeigersinn rotierenden YS Tech auf dem gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Papst. Das Schlusslicht bilden die YS Techs, die sich beide in die gleiche Richtung drehen. Beachten Sie die minimale Leistungssteigerung (Delta-Spalte) der gestapelten YS Techs im Vergleich zur Verwendung nur eines (0,5 °C); Vergleichen Sie das mit dem einzelnen Papst im Vergleich zur gestapelten Papst-Verstärkung (0,9 °C). In Wahrheit sind die Gewinne ziemlich gering, aber weniger, wenn man es „falsch“ macht.

Ich habe den Delta 38 als „Scheck“ zu den gestapelten Papst-Verstärkungen hinzugefügt. Das Stapeln ist um 0,7 °C besser; Der Aufwand lohnt sich kaum, ganz zu schweigen vom erhöhten Lärm. Sicherlich kein Gewinn, den man preislich/leistungsmäßig rechtfertigen könnte.

Der Kauf eines Kühlkörpers mit gestapelten Lüftern ist für den Verkäufer großartig und für den Käufer ein schlechtes Geschäft. Dies ist ein klares Beispiel dafür, dass mehr NICHT besser ist.

Joe

Manchmal schreibt man etwas und es trifft einen Nerv; Fan-Stacking ist etwas, das viele von Ihnen mit unterschiedlichen Ergebnissen ausprobiert haben. Lesen Sie weiter unten ihr Feedback und ihre Antworten

Jeff schrieb eine E-Mail an:

Ein Trick, den Sie nicht ausprobiert haben und der für mich und andere von Interesse sein könnte, ist das Hinzufügen einer Kammer zwischen den Lüftern. Ich denke, dass Sie dafür vielleicht ein 2″ langes Stück PVC-Rohr verwenden könnten, es sollte dabei helfen, „die Luft herauszubegradigen“. Dies sollte die Leistung der beiden YS-Techniker sowie der Papst+Delta-Kombination steigern.

Ich dachte, das wäre einen Versuch wert, also habe ich einen Lüfterkörper verwendet (kein Lüfter, nur der Rand); sehr hohe Baugruppe

mit den folgenden Ergebnissen: Ich habe die CPU-Temperatur mit angebrachtem Abstandshalter um 0,2 °C gesenkt. Es hat ein wenig geholfen, aber meiner Meinung nach war es die Mühe immer noch nicht wert.

Andere scheinen jedoch bessere Ergebnisse zu erzielen. Lesen Sie also weiter und probieren Sie vielleicht einige dieser Ideen aus:

Von Daniel:

Ich habe gerade den Artikel über das Stacked-Fan-System gelesen, das als Marketing-Gimmick eingesetzt wurde. Das Stapeln von Lüftern ist nicht so effizient, aber zwei Lüfter auf demselben Kühlkörper zu betreiben, kann eine gute Sache sein. Richten Sie einfach jeden Lüfter in einem Winkel von etwa 45 Grad so aus, dass er zueinander zeigt, und verhindern Sie dann, dass die Luft an den Seiten austritt.

Von Kevin:

Eine Möglichkeit, das Turbulenzproblem zu umgehen, wäre die Platzierung eines Lüfters auf beiden Seiten des Kühlkörpers mit einem „Deckel“, um einen Tunneleffekt zu erzeugen. Dadurch sollten die Turbulenzen reduziert werden, da der Luftstrom durch die Kühlrippen des Kühlkörpers begradigt wird. Ich stimme zu, dass dies keine große Leistungssteigerung mit sich bringt, sondern lediglich dazu dienen kann, den Lärm zu erhöhen.

Aus „Old Man“ (Ungarn):

Ich kann dem Doppel-Fan-Artikel nicht zustimmen. Ich habe viele Positionen zwischen den Fans ausprobiert. Sie können es ausprobieren: Nehmen Sie einen Ventilator und richten Sie ihn auf Ihr Gesicht, damit Sie den Wind spüren können. Platzieren Sie den zweiten nach dem ersten, innerhalb von 2–3 cm (abhängig von den Lüftern_). Sie erhalten eine viel bessere Leistung. Der Lärm ist viel geringer als bei einem FOP32, die Leistung ist bei 4 Grad Celsius besser.

ED HINWEIS: Ich frage mich, ob die beobachtete CPU-Kühlung eher auf den Luftstrom zurückzuführen ist, der das Motherboard kühlt.

Von Alan:

Kurzer Punkt: Jedes Unternehmen, das Kühler mit gestapelten Lüftern verkauft, schließt den Raum zwischen ihnen nicht ein, zum Beispiel die alten Kühler von Step Thermodynamics [ED NOTE: Nicht ganz so – manche tun es]. Sie waren nicht wie ein einziger Kanal mit einem Ventilator unten und einem Ventilator oben. Sie benutzten einen Ventilator, dann trennte sich ein weiterer davon. Versuch das. Ich habe einen Ventilator auf meinen Gorb gestellt und die Temperatur gesenkt; Dann bekam ich ein FOP38 und ließ es ERNSTHAFT fallen.

Von Randy:

Ich habe zwei 26 cfm YS Techs gestapelt; Derjenige, der der CPU am nächsten liegt, springt von 4600 U/min auf 5200 U/min, und der obere Lüfter springt von 4600 auf 4800 U/min. Wenn nun der Lüfter an der Unterseite mit 5200 U/min = 30 cfm oder so ähnlich läuft, bedeutet das dann, dass 30 cfm Luft zum Kühlkörper strömen? Ich liege vielleicht um 1-2 cfm daneben, aber ich bekomme auch ein paar °C kühler. Warum sollte sich der untere Lüfter mit einer höheren cfm drehen, wenn er nicht mehr Luft durch seine Flügel ausspucken würde?

Von Larry:

Ich habe gerade Ihre Bewertung des Dual-Fan-Ansatzes gelesen. Ich habe auch Ihre Kommentare zum neuen Kühlkörper mit Lüfter und Flügeln gelesen. Ich vermute, dass es besser ist, zwei Lüfter zu verwenden, von denen einer ausgeschaltet ist, als beide laufen zu lassen. Ein feststehender Lüfter würde fast das Gleiche tun wie die Flügel. Ich kann die Ausrichtung der Flügel auf Ihrem Bild nicht erkennen (dh sind sie in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung?) [ED-ANMERKUNG: Entgegengesetzt]. Ich vermute, Sie möchten es in die entgegengesetzte Richtung, um den Luftstrom zu begradigen. Auch ein etwas dünnerer (oder einer mit weniger Krümmung der Flügel) toter Lüfter ist wahrscheinlich besser. Aber ich vermute, dass ein toter Fan der Champion sein könnte.

Von Jerry:

Komisch, ich habe gestern Abend genau das Gleiche versucht, mit ganz anderen Ergebnissen.

Ich habe einen Delta-Lüfter mit 4700 U/min auf einen SANYO-Lüfter mit 5100 U/min gestapelt und vom Mobo-Header (KT7, mit VIA Monitor und MBProbe) einen effektiven Messwert von 6400 U/min auf dem unteren SANYO erhalten. Es senkte auch meine höchsten Volllasttemperaturen um 4 °C von 51 °C auf einem Athlon 1200 bei FSB+10 auf 47 °C (MBProbe).

Ich fand den Lärm übertrieben, aber nicht schrecklich. Ich habe Isolierband verwendet, um sie zu stapeln, und bin mir einig, dass das auf lange Sicht nicht gut sein würde. Ich habe den Lüfter für einen FOP38, der meinen FOP32 aufrüsten soll, und war neugierig, was dieses Rig tun würde, während ich auf die Post wartete.

Von Thomas:

Ich habe versucht, Lüfter auf einem Swiftech MC-462 mit zwei YS Tech 80-mm-Lüftern mit 3500 U/min zu stapeln. Die Drehzahl des unteren Lüfters erhöht sich um 300 U/min (neugierig???). Die Temperatur des Athlon 1200 sinkt um 3 Grad Celsius. Vielleicht hat das Ergebnis des Stapelns etwas mit der Art des verwendeten Lüfters zu tun??

Von Pablo:

Ich habe in der Vergangenheit mit Fan-Stacking gespielt; Dies geschah mit zwei gegenläufig laufenden 80-mm-Lüftern. Die Ergebnisse waren sehr, sehr beeindruckend.

Ich habe nicht recherchiert, wie viel CFMs von den einzelnen Ventilatoren abgegeben werden, aber sie zusammen (gestapelt) zu platzieren war viel besser als zwei Ventilatoren (gestapelt), die in die gleiche Richtung liefen.

Ich habe sie auf einem billigen (kleinen) Kühlkörper mit einigen Kanälen montiert, nur um damit zu spielen. Wenn es ein Black Delta gäbe, das in die entgegengesetzte Richtung als die regulären läuft, würde ich es im Handumdrehen auf meins stapeln. Ich glaube, das wären Killer-CFMs von 60-mm-Lüftern.

Von Karl, auch bekannt als Space, aus Norwegen:

Ich habe mich nur gefragt, ob das beigefügte Bild, das ich gemacht habe, von Interesse wäre. Darin versuche ich zu beschreiben, was passiert, wenn Ventilatoren vertikal oder parallel gestapelt werden.

Beim Stapeln von zwei Lüftern bleibt der theoretische maximale Luftstrom gleich, aber der theoretische maximale Druck verdoppelt sich. Aus dem, was die Leute über die geringe Leistungssteigerung sagen, könnte man vermuten, dass der Luftstrom mit nur einem Lüfter eher dem maximalen Luftstrom als dem maximalen Druck* entspricht (grünes x bei „einzelner Lüfter“ im Bild).

Es hilft also nicht viel, einen Ventilator zu stapeln. Das parallele Hinzufügen eines Lüfters würde eher helfen, aber der Luftstrom wird sich bei weitem nicht verdoppeln. Denn um den Luftstrom durch ein Hindernis zu verdoppeln, muss auch der Druck verdoppelt werden (tatsächlich werden also 4 Ventilatoren benötigt).

Was ich hier erzähle, berücksichtigt nicht, dass gestapelte Lüfter mehr Turbulenzen erzeugen, wie Sie in der Rezension geschrieben haben.

*: Ein Blick auf einige reale Diagramme der üblicherweise verwendeten Lüfter zeigt, dass dies auch der „Bereich“ ist, in dem die Lüfter arbeiten sollen.

Von JohnT:

Um die Auswirkungen/Vorteile der Stapelung von Lüftern zu verstehen, muss man sich die Lüfterkurven der beteiligten Lüfter ansehen und wissen, wo auf dieser Kurve der Lüfter arbeitet.

Die meisten Lüfterhersteller veröffentlichen für ihre Lüfter eine Kurve des Luftstroms gegenüber dem Gegendruck. Dies zeigt an, wie viele Kubikfuß Luft der Ventilator bei einem bestimmten Gegendruck bewegen kann.

Für jeden Kühlkörper muss der Lüfter einen bestimmten Druck entwickeln, um ein bestimmtes Luftvolumen durch den Kühlkörper zu bewegen. Dies wird als Lastkurve dieses HS bezeichnet, wenn sie für mehrere unterschiedliche Durchflussraten aufgetragen wird. Im Normalbetrieb ist diese Lastkurve parabelförmig: Um doppelt so viel Luft durch den HS zu strömen, muss der Lüfter viermal so viel Druck entwickeln (und der Motor dieses Lüfters muss achtmal so viel Leistung entwickeln).

Ob also ein zweiter gestapelter Lüfter einen Unterschied macht, hängt direkt davon ab, wo er auf seiner Kurve arbeitet. Wenn beispielsweise der Gegendruck niedrig ist, erreicht die Lüfter-/HS-Kombination nahezu die Nennleistung des Lüfters im Leerlauf.

Wenn der Lüfter jedoch stark belastet ist, also aufgrund des hohen Gegendrucks nur etwa die Hälfte seiner Nennleistung pro Kubikmeter Luft durchströmt, dann wird der Luftstrom durch den Einbau eines zweiten Lüfters tatsächlich fast verdoppelt.

Beachten Sie jedoch, dass diese Durchflussrate kleiner oder gleich der Nenndurchflussrate eines Ventilators sein wird – nicht das Doppelte dieser Nennleistung. Wenn die Drehzahl des Lüfters konstant wäre, wäre der maximale Nettodurchfluss bei zwei in Reihe geschalteten Lüftern (oder mehreren) gleich oder kleiner als die Nennleistung eines einzigen Lüfters.

Wie von einigen Ihrer Leser erwähnt, steigen die Drehzahlen tendenziell leicht an (aufgrund der geringeren Drehmomentbelastung jedes Lüfters), und daher kann der Durchfluss von zwei Lüftern etwas höher sein als der Nennwert für einen Lüfter.

Ich habe einige Tests durchgeführt und den Gegendruck mit einem Manometer gemessen und kann bei Interesse einige Bilder zur Verfügung stellen. Ich habe gestapelte Lüfter (bis zu drei), parallele Lüfter und sogar eine Parallelkonfiguration mit zwei gestapelten Lüftern (insgesamt vier Lüfter) getestet.

Ich habe auch die kleinen Gebläse von Nidec getestet und festgestellt, dass diese die höchste Leistung erbringen (aufgrund ihrer größeren Durchflussraten bei hohem Gegendruck). Ich betreibe derzeit ein Paar dieser Gebläse (Gamma 30) hintereinander auf einem Hedgehog-Kupfer-HS, um eine hervorragende Leistung ohne den Lärm von Lüftern wie dem Delta zu erzielen.

Sie sind für eine Durchflussrate von jeweils 25 cfm bei Null-Gegendruck ausgelegt und fließen auch bei einem Wassergegendruck von 0,5 Zoll immer noch eine beträchtliche Menge.

Von Thomas:

Heya, schöner Artikel über die Verwendung von Doppelventilatoren. Ich habe eine Anwendung gefunden, bei der es tatsächlich sehr nützlich war. Dies liegt daran, dass sich der Luftstrom möglicherweise nicht verbessert (vielleicht sogar verschlechtert), der ausgeübte Druck jedoch erhöht wird.

Im Grunde genommen war das, was ich hatte, ein Kanal vom Gehäuselüfter zum CPU-Kühlkörper. Das Problem war, dass im Gehäuse viel Überdruck herrschte und der 80-mm-Kanallüfter nicht genug Luft fördern konnte, sodass der Kühlkörper sehr heiß wurde. Ich habe einen zweiten Ventilator zusätzlich zum ersten angebracht, und es hat wunderbar funktioniert! Wenn Sie mehr darüber lesen möchten, HIER.

Von Kevin:

Ich habe Ihren Artikel über Fan-Stacking gelesen. Eine Möglichkeit, das Turbulenzproblem zu umgehen, wäre die Platzierung eines Lüfters auf beiden Seiten des Kühlkörpers mit einem „Deckel“, um einen Tunneleffekt zu erzeugen. Dies sollte die Turbulenzen reduzieren, da der Luftstrom durch die Kühlrippen des Kühlkörpers begradigt wird. Ich stimme zu, dass dies keine große Leistungssteigerung mit sich bringt, sondern lediglich dazu dienen kann, den Lärm zu erhöhen.

Von Monza:

Als Antwort 2 auf Ihren Fan-Stacking-Artikel sage ich, dass Sie das alles verschrotten; Machen Sie einfach eine Abdeckung (wie ein Lufthorn des Ansaugkrümmers bei Weber-Vergasern), die die Oberseite Ihres Kühlkörpers umhüllt. Öffnen Sie dann das andere Ende für einen am anderen Ende versiegelten 120-mm-Lüfter (ggf. kann es sich um einen vorhandenen Seitenlüfter handeln). Lassen Sie den 120er auf den Kühlkörper blasen, lassen Sie das Delta weg und machen Sie weiter.

Ich habe das gemacht und mein Vantec-Kühlkörper (der neue mit dem coolen Clip) war noch nie kühler und leiser als der Delta (120 ist ein 70-cfm-Stück von Nidec oder Sunon). Im Leerlauf übertrifft es das Delta um 5–7 °C.

Von Matt:

Als Antwort auf Ihren Artikel zum Fan-Stacking ist dies die Erfahrung, die ich mit meinem GORB gemacht habe:

Ich entfernte den OEM-Lüfter und ersetzte ihn durch einen im Uhrzeigersinn rotierenden 40-mm-Boxlüfter mit 7500 U/min, den ich in einem meiner örtlichen Lagerhäuser für überschüssige Elektronikartikel gefunden hatte. Nachdem ich die Abdeckung des 40-mm-Lüfters entfernt hatte, befestigte ich sie mit ein paar Tropfen Sekundenkleber fest am GORB, wo ursprünglich der OEM-Lüfter saß. Ich habe dann einen standardmäßigen, gegen den Uhrzeigersinn rotierenden 60-mm-Boxlüfter verwendet und ihn direkt auf dem GORB befestigt.

Es ließ sich leicht an Ort und Stelle halten, indem man in jedes der Befestigungslöcher des Box-Lüfters eine Schraube einführte und diese dann festzog, wodurch sie zwischen die Kühlrippen des GORB gedrückt wurden, sodass beide Lüfter Luft in den GORB blasen. Im Vergleich zu allen anderen Lüfterkonfigurationen, mit denen ich auf dem GORB experimentiert hatte, führte dies zu einem ziemlich dramatischen Rückgang der CPU-Temperaturen.

Im Leerlauf lagen die CPU-Temperaturen durchschnittlich etwa 6 °F über der Umgebungstemperatur; Unter Last steigen die Temperaturen im Leerlauf lediglich um weitere 6 bis 7 F an. Bitte beachten Sie: Der verwendete GORB wurde zuvor aus anderen Experimenten mit unterschiedlichen Kühlgebläseanordnungen geläppt. Außerdem habe ich die Seitenwand entfernt, an der drei 80-mm-Panaflows befestigt sind, um eine genauere Vorstellung von der verlorenen oder gewonnenen Leistung zu bekommen.

Das Einzige, was mir bei der Anordnung des gegenläufigen Lüfters aufgefallen ist, ist das eigenartige Geräusch, das er erzeugt. Obwohl es nicht so laut ist, könnte es für manche als störend empfunden werden.

Von Dana:

Beim Fan-Stacking gilt die Regel „Was reinkommt, muss raus“ (Energieeinsparung). Gestapelte Lüfter gleicher oder ähnlicher Leistung bringen wenig bis gar nichts.

In unserem Unternehmen verwenden wir industrielle regenerative Gebläse. Dabei handelt es sich um Axialventilatoren, die die Luft zunächst verdichten, bevor sie ausgeblasen wird. Dadurch erhöht sich der Gesamt-CFM. Ich weiß nicht, wie ich diesen Effekt reproduzieren soll, aber Fan-Stacker müssen ihn untersuchen, wenn sie den CFM wirklich erhöhen und ihre Chips ernsthaft kühlen wollen. Dieser Brunnen könnte für eine gute Kühlung sorgen, könnte aber auch Abwärme durch Kompression und definitiv Lärm erzeugen.

Von Roger:

Grundlegende Strömungsmechanik (Mech Eng.) gibt den Hinweis darauf, was passiert:

Viel gutes Feedback! Die Stapelung von Lüftern kann unter den richtigen Umständen funktionieren, aber achten Sie nicht auf den doppelten Luftstrom – theoretisch unmöglich. Ich habe zwar einige Vorteile festgestellt, aber nur minimale Auswirkungen auf die CPU-Kühlung. Außerdem kann die Überwachung der Temperaturen mit Sockel-Thermistoren eher sekundäre Wärmepfadeffekte als Auswirkungen auf die CPU-Kühlung erfassen. Und zum Schluss probieren Sie es aus – nichts geht über ein wenig Experimentieren, um zu sehen, was passiert. Vielen Dank an alle, die Kommentare zu Fan Stacking eingereicht haben. Offensichtlich ist das Interesse groß, also senden Sie bitte Ihre Experimente ein, um sie mit anderen zu teilen.