Autor: Martin Eckardt Publiziert: 27.05.2003 Kategorie: Sonstige Kühlung Verwandte Artikel:     Arctic-Cooling Accelero X1 VGA-Cooler     Thermalright V1-Ultra VGA-Cooler     Zalman VF-900 Cu VGA-Cooler     Dänisches VGA-Cooler-Doppel: NorthQ 3850Cu...     mehr ... VF-700 Cu 22,99 EUR Scythe Ninja 44,39 EUR 120mm, 800 U/min 8,92 EUR

Die Theorie - Verax, der etwas andere Axiallüfter

   
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Der Aachener Hersteller Verax hat seine Entwicklungen weniger auf die bösen Hot Spots, vielmehr auf die Entspannung der Gehörgänge abgezielt. Auf der Homepage des Herstellers, der im Vorjahr für seine Lüfter mit dem Innovationspreis 2002 ausgezeichnet wurde, verlautet es: "Verax Lüfter gehen schonend mit der Luft um". Das Prinzip mit dem Ziel der Lautlosigkeit schlägt zwei Wege ein, mit denen es sich vom herkömmlichen Axialkonzept abhebt. Zum Ersten, weniger Geräusch durch geringere Luftgeschwindigkeit und zum Zweiten, weniger Geräusch durch bessere Strömung. Verax gibt zu dieser Thematik folgendes zum Besten:

>-->-->-->>-->-->--> Die Luftgeschwindigkeit im Einlassbereich ist beim Verax-Lüfter geringer als bei einem gleichgroßen Axiallüfter. Je höher die Luftgeschwindigkeit, um so stärker ist das Geräusch. Der Verax-Lüfter besitzt einen größeren Einlassquerschnitt als ein gleichgroßer Axiallüfter. Beim gleichen Luftvolumen / Zeiteinheit ist die Luftgeschwindigkeit beim größeren Querschnitt geringer. Da die Luft im Einlassbereich eine geringe Geschwindigkeit besitzt, wird sie durch dort platzierte Bauteile nicht verwirbelt.

Ein Axiallüfter erzeugt durch die höhere Luftgeschwindigkeit am Einlass mehr Geräusch. Die Luft muss durch den Ringspalt strömen. Je kleiner die Querschnittsfläche des Ringspaltes, umso höher ist die Luftgeschwindigkeit am Einlass. Bei gleichem äußeren Durchmesser bestimmt die Nabe die Fläche des Ringspaltes. Je dicker die Nabe im Verhältnis zum äußeren Durchmesser, umso kleiner der Ringspalt. Die Nabe besitzt konstruktionsbedingt auf der gesamten Ventilatorhöhe den gleichen Durchmesser.

Die Luft muss im Lüfter beschleunigt werden, sonst erzeugt der Lüfter keine Strömung. Verax Lüfter beschleunigen die Luft gleichmäßig über einen wesentlich längeren Weg als gleichgroße Axiallüfter. Dadurch entsteht weniger Luftgeräusch. Die Blätter sind so berechnet, dass Beschleunigungsspitzen vermieden werden

Der Verax verursacht kaum hörbare Luftgeräusche. Es treten nur geringfügige Verwirbelungen auf. Der lange Strömungsweg bewirkt eine gleichmäßige Beschleunigung der Luft bis zum Ende des Ventilatorblattes. Die Strömung verläuft diagonal durch das Laufrad, wenn man den Drall nicht beachtet. Durch die geringen Unterschiede der Umfangsgeschwindigkeit tritt eine Störung der Strömung praktisch nicht ein. Im Bild rechts ist der Strömungsverlauf durch einen Verax - Lüfter dargestellt.

Beim Axiallüfter erzeugen stärkere Verwirbelungen mehr Geräusch. Es tritt eine Rückströmung vom Auslass bis tief in die Laufschaufeln auf, die jene Verwirbelung bewirkt. Ursache für die Rückströmung ist der Unterschied zwischen Nabe und Blattspitzen. Das Bild links gibt die Strömungsverhältnisse eines Axiallüfters wieder, der in ein PC-Gehäuse eingebaut ist. Diese Lüfter arbeiten in einem ungünstigen Arbeitspunkt mit hohem Druckunterschied zwischen Einlass und Auslass. Dadurch ergeben sich die dargestellten Strömungsverhältnisse. Auch durch Verändern der Drehzahl ändert sich der Arbeitspunkt nicht grundsätzlich. Die Wirbel als Geräuschursache bleiben. Zusätzlich verursachen Bauteile in der Nähe des Einlasses beim Axiallüfter Geräusch und Leistungsverlust. Aufgrund der hohen Luftgeschwindigkeit entstehen Wirbel.

Die Einsatzmöglichkeiten für Veraxlüfter sind im Grunde ähnlich derer, normaler Axiallüfter. Es gibt konzeptbasierende Lüfter als 60 sowie 80mm Modelle sowie einen speziell entwickelten GPU Kühler für die Ultra Silent Grafikkarte. Zudem finden die Ventilatoren Platz auf hauseigenen CPU Kühlsystemen ( u.a. P14 (Cu) / P16 ) sowie als Nachrüstlüfter für Gehäuse, Netzteil und Prozessor. 

In unserem Besitz befindet sich seit längerem ein 80mm Verax KT mit Thermosteuerung, wie er serienmäßig auf dem P14 AMD Sockel A Kühlsystem zu Einsatz kommt. Der Lüfter operiert nach der oben angegebene Drehzahlkennlinie - er startet also bei ca. 1200rpm und legt dann je nach Umgebungstemperatur an Umdrehungen zu. In der Praxis können wir dem Pendant zwar einen extrem leisen Lauf bescheinigen, allerdings stellt sich die Thermoregelung als Knackpunkt beim Einsatz auf leistungsstarken CPUs dar, denn die 2000rpm Grenze wird nie überschritten - folglich ist die Kühlleistung nicht sonderlich herausragend. Montiert auf einem SLK-800 bewegt der Verax KT unseren XP2000 Palomino ( dafault VCore ) in einem ansonsten lüfterlosen Gehäuse in Regionen um die 60°C bei 1500rpm ( das System läuft bis 76°C stabil ), was man beim verursachten Lärmpegel irgendwo zwischen lautlos und nicht hörbar als recht akzeptables Ergebnis ansehen kann. Werden allerdings leistungsfähigere CPUs eingesetzt, stößt der Verax KT als CPU Lüfter an seine Grenzen, ohne dabei sein volles Potential ausgespielt zu haben, da die Thermoregelung den Bewegungsdrang des Lüfters zu sehr eindämmt, sodass hier das Einsatzgebiet als Gehäuse oder Netzteillüfter die klügere Wahl sein dürfte. Aus diesem Grund bietet Verax mittlerweile 80mm Lüfter mit manuell einstellbarer Kennlinie an. Erkauft wird dieser Luxus allerdings durch ein im Endeffekt recht hohes Betriebsgeräusch durch Drehzahlen über 3000rpm. 

Geräuschcharakter ( 80mm KT bei ca. 1500rpm )

Keine Höhen, lediglich leises, kaum hörbares tiefes Brummen. Insgesamt sehr leise und ab einem Abstand von ca. 20 cm vom Lüfter nicht mehr wahrnehmbar. Luftumschlaggeräusch nicht identifizierbar.

Vorteile ( keine Berücksichtigung der Leistung, nur Konzept )

• ausgeklügeltes Konzept zur Geräuschoptimierung
• in der Tat sehr leise
• vielseitig einsetzbar

Nachteile

• Temperatursensor lässt Potential verpuffen
• extrem teuer in der Anschaffung
• keine Hot Spot Bekämpfung

Einen riesengroßen Nachteil birgt das Veraxkonzept in sich. So innovativ und wirkungsvoll das Spiel mit der Lautlosigkeit auch ist, das Budget des kaufwilligen Users wird mit Kosten strapaziert, die angesichts des Entwicklungsaufwandes zwar nachvollziehbar, in keiner Weise aber vertretbar sind und viele Interessierte schnell abschrecken. Verständlich, denn herkömmliche Axiallüfter der NGML oder NGL Reihe aus dem Hause Papst bieten bei ähnlicher Geräuschkulisse bessere Leistungen bei kleineren Preisen. 80mm Veraxlüfter der neusten Generation mit einstellbarer Kennlinie kosten ca. 50 EUR - der Papst verlangt da nur ein Viertel.

Axiallüfter - drei Papstmodelle als Vertretung

   
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Die Vielfalt und ungeheure Variationsmenge der Axiallüfter ist in der momentanen Tweaking und Modding PC-Generation kaum zu überbieten. Nicht selten werden die überlebenswichtigen Frischluftzuführer als Träger von LEDs und runden Kaltlicht-Kathoden verschandelt oder durch überdimensional verspielte, zweckentfremdete Luftschutzgitter in ihrem Arbeitsvermögen kastriert. Zum Zwecke der Optik mag man dies ja alles noch gutheißen können, im Sinne des Erfinders sind diese ausartenden Spielerein sicher nicht. 

Wir haben uns ganz konventionell dazu entschieden, als Vertretung der Axiallüfter im Artikel, back to basics drei Modelle vom deutschen Hersteller Papst zu wählen, da diese den Grundgedanken der axialen Lüftungstechnik wohl am gepflegtesten vertreten. Im Prinzip sind wir auf die Arbeitsweisen der herkömmlichen Axiallüfter schon bei der Betrachtung der "exotischen" Lüfterkonzepte eingegangen. Entsprechend kurz wollen wir uns an dieser Stelle jetzt halten. 

Kennzeichnend für einen Axiallüfter ist die weitgehend zur Rotationsachse parallele Luftdurchströmung. Die Platzierung der Antriebselektronik erfolgt in der Nabe des Lüfters.

Interessant dürfte vor allem ein Vergleich der akustischen Kennlinie zwischen einem Radial- und einem Axiallüfter unter Berücksichtigung des Schalldruck / Volumenstrom Verhältnisses sein. Während beim Radiallüfter die Bereiche mit recht niedrigem Geräuschniveau bei relativ kleinem Volumenstrom auftreten, liegen diese beim Axiallüfter weiter im gehobeneren Volumenstrom verschoben.

Das Einsatzgebiet der Lüfter ist bekannt unbegrenzt, da sie in allen möglichen und unmöglichen Größen erhältlich und durch die entsprechende Massenproduktion preislich äußert attraktiv angesiedelt sind. Im Bereich Desktop Computing sind Lüfter von 40mm Kantenlänge für Northbridge, HDD oder Grafikchipkühlung über 60/70/80mm zur Frischluftversorgung von Gehäuse, CPU und Netzteilen bis hin zu 92mm oder gar 120mm Modellen zur vollkommenen Stürmung des PC-Gehäuses üblich. 

Geräuschcharakter

Papst NG / 2 Watt / 32dbA : deutliches Surren im Mittel bis hochfrequentierten Bereich. Unterlegt vom sanften, gut zu hörendem Luftumschlagsgeräusch. Insgesamt sehr deutlich wahrnehmbar, kann geringfügig als störend empfunden werden.

Papst NGM / 1,3 Watt / 26dbA : Geräuschentwicklung im mittelfrequentierten Bereich mit geringer Lautstärke. Minimiertes Luftumschlaggeräusch. Insgesamt deutlich wahrnehmbar, für empfindliche Ohren evtl. störend, im Allgemeinen aber gut zu akzeptieren.

Papst NGML / 0,9 Watt / 19dbA : kaum zu vernehmendes, mittelfrequentiertes, sehr angenehm akzeptierbares Betriebsgeräusch. Schwaches Luftumschlagsgeräusch im Tiefenbereich. 

Vorteile ( keine Berücksichtigung der Leistung, nur Konzept )

• enorme Auswahlvielfalt
• enormer Einsatzbereich
• günstig in der Anschaffung
• laufruhig und leise, trotzdem hoher Luftdurchsatz

Nachteile

• keine Hot Spot Bekämpfung
• Lärmentwicklung bei leistungsstärkeren Varianten

Zweifelsohne sind Axiallüfter nicht grundlos die dominierenden Vertreter im Bereich Elektronikkühlung. Die theoretischen Vorteile der Lüfter kombiniert mit dem sehr günstigen Herstellungs- und Anschaffungspreis sind für die weitreichende Verbreitung verantwortlich.

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