Lüfter-Tutorial: Wissenswertes über Lüfter in PCs

Im Bereich der Computerlüfter gibt es eine große Auswahl und man findet die unterschiedlichsten Formen und Größen. Hier fassen wir zusammen, worauf zu achten ist und in welchen Bereichen welche Lüfter von Vorteil sind.

Luftstrom oder statischer Druck?

• Airflow-Lüfter reißen Luft mit und arbeiten gut, wenn sie nicht durch Hindernisse gebremst werden
• Static-Pressure-Lüfter drücken weniger Luft mit mehr Kraft auch um Hindernisse

Oder öfter unter den englischen Begriffen „airflow“ und „static pressure“ zu finden. Diese Werte werden bei fast allen Lüftern angegeben, aber was bedeutet das eigentlich? Zunächst einmal werfen wir einen Blick auf typische Vertreter jeder Gattung und woran man diese erkennt.

Airflow-Lüfter besitzen eher wenige Lüfterblätter, meistens sieben, die verhältnismäßig schmal sind und viel Platz dazwischen haben. So können sie die Luft schnell beschleunigen und bremsen im Luftstrom mitgerissene Luft nicht aus.

Druckoptimierte Lüfter haben im Gegensatz dazu recht große Lüfterblätter, die eher flach ausgerichtet sind und kaum einen Blick hindurchlassen. Sie zwingen die Luft etwas langsamer hindurch, aber lassen ihr kaum Raum, sich entgegen der Druckrichtung zu bewegen.

Allrounder und moderne Bauformen

• Bei Unsicherheiten die einfachste Lösung
• Ausgewogene Leistung bei tendenziell höherer Drehzahl

Der Trend geht in den letzten Jahren stark in den Bereich der Allround-Lüfter.  Diese kombinieren Eigenheiten beider Bauformen. In den meisten Fällen sind die Lüfterblätter größenmäßig zwischen den Spezial-Formen, aber der Raum zwischen diesen ist gering durch die Erhöhung der Anzahl der Lüfterblätter. Oft findet man hier neun Lüfterblätter. Diese Lüfter sind weniger spezialisiert, bieten allerdings in jeder Position eine solide Leistung und man kann sie nicht in einer falschen Position einsetzen.

Allrounder sind, wie der Name sagt, in jedem Bereich in Ordnung und keine „Spezialisten“. Man kann diese also guten Gewissens an jeder Position einsetzen, aber sie bieten in keinem Bereich die höchstmöglichen Werte. Daher werde ich im weiteren Verlauf nicht weiter auf diese Gattung eingehen.

Zum Vergleich zwischen den drei Konzepten werfen wir einen Blick auf das Portfolio von Noctua, die in jedem Bereich etwas anzubieten haben. Im Vergleich finden sich drei 120-mm-Lüfter. Als Airflow-Lüfter kommt der Noctua NF-S12A PWM in den Vergleich, als Static-Pressure-Lüfter der Noctua NF-F12 PWM und als Allround-Lüfter der Noctua NF-A12x25:

Schon mit nur 1200 Umdrehungen pro Minute bewegt der NF-S12A mehr Luft als der NF-A12x25 bei 2000 Umdrehungen und der NF-F12 sorgt bei 1500 RPM für mehr Druck, bleibt aber beim beförderten Luftvolumen auf der Strecke. Der beliebte NF-A12x25 kommt bei beiden Werten nah an die Spezialisten heran – auf Kosten der höheren nötigen Drehzahl.

Einsatz im Gehäuse – Airflow oder Static Pressure?

• Airflow-Lüfter sind gut einzusetzen, wenn sie frei stehen
• Druckoptimierte Lüfter sind gut zur Überwindung von Hindernissen

Welche Lüfter setzt man im Gehäuse ein und in welcher Position? Das kommt tatsächlich auf die Gehäuse und deren Bauform an. Die generelle Regel ist: Je geringer der Widerstand, desto besser sind Airflow-Lüfter. Das Problem bei der Sache ist, dass man an den meisten Stellen einen Widerstand findet, was die Effizienz gegenüber druckoptimierten Lüftern reduziert. In vielen Gehäusen älterer Bauform findet man Festplattenkäfige hinter den Frontlüftern. Diese sind natürlich, insbesondere mit montierten Festplatten, ein Widerstand. Aber es gibt noch weitere Hindernisse: Staubfilter in der Front? Widerstand! Dichtes Mesh? Widerstand!

In der Praxis sieht das also so aus, dass die meisten Gehäuse in der Front eher von druckoptimierten Lüftern profitieren. Gehäuse mit einer sehr offenen Front, wie beispielsweise das Fractal Design North, funktionieren auch sehr gut mit Airflow-Lüftern. Insbesondere ohne Staubfilter.

Als Faustregel gilt: Wenn man den Lüfter von beiden Seiten direkt sehen kann (und zwar auch unbeleuchtet und nicht durch Glas), sind Airflow-Lüfter in Ordnung. Wenn sie von einer oder von mehreren Seiten ziemlich verdeckt sind, sollte man auf Static-Pressure-Lüfter zurückgreifen.

Auf der Rückseite sieht das eher anders aus. Hier findet sich oft ein recht offenes Gitter, das keinen so großen Widerstand bietet. Meistens sitzt dieses nur dort, damit man nicht aus Versehen in den laufenden Lüfter fassen kann. Diese Plätze sind also gut geeignet für einen Airflow-Lüfter.

Radiatorlüfter und deren Besonderheiten

• Möglichst hoher statischer Druck nötig
• Eine hohe Abdichtung schützt vor Effizienzverlust

Radiatoren sind das Paradebeispiel für einen dichten Aufbau und einen hohen Luftwiderstand. Hier sollten klar Lüfter mit einem hohen statischen Druck eingesetzt werden. Es gibt aber auch weitere Eigenschaften, die für einen möglichst effektiven Einsatz nötig sind. So sollte darauf geachtet werden, dass Luft nicht zur Seite oder durch Ablenkung wieder nach vorne entweichen kann. Das heißt, Lücken sind problematisch und reduzieren die Effizienz. Aus diesem Grund setzt beispielsweise be quiet! bei den Silent Wings Pro 4 auf einen quadratischen Rahmen. Als Faustregel gilt: Je weniger man auf der Lüfterseite einen Blick auf die Lamellen hat, desto weniger Möglichkeiten hat die Luft, zu entweichen, bevor sie durch den Radiator durch ist.

Noctua geht so weit, dass sie für ihre Lüfter sogar Dichtungsringe anbieten, die selbst kleinste Lücken vermeiden sollen.

Einsatz auf Luftkühlern

• Konzepte unterschiedlicher Luftkühler
• Korrekte Ausrichtung der Lüfter in eine Richtung

Bei Luftkühlern muss zunächst zwischen zwei verschiedenen Bauweisen unterschieden werden. Die meisten kompakteren Luftkühler oder Dual-Tower-Kühler sind ähnlich zu Radiatoren sehr dicht aufgebaut und so findet man bei 120-mm-Kühlern nicht selten um die 50 Lamellen. Beispiele hierfür sind beispielsweise die Kühler von DeepCools AK-Serie, wie der AK400. Oder auch der Endorfy Fortis 5 Dual Fan. Diese Kühler haben zu den Seiten hin „geschlossene“ Lamellen, die so gebogen sind, dass sie nur vorne und hinten Luft hindurchlassen, um den Druck aufrecht zu erhalten. Hier sind entsprechend auch Static-Pressure-Lüfter deutlich im Vorteil. Diese Kühler machen, realistisch gesehen, den größten Teil der verfügbaren Auswahl aus.

Es gibt allerdings auch andere Bauweisen. Werfen wir beispielsweise einen Blick auf den be quiet! Shadow Rock 3 oder den Scythe Mugen 5, so fällt auf, dass sie weniger Lamellen besitzen und diese dafür weiter auseinander liegen und mehr Fläche bieten. Auch sind diese Kühler zu den Seiten hin offen. Kühlkörper dieser Konstruktionsweise leisten also keinen so großen Widerstand und eignen sich auch für Airflow-Lüfter.

Wer einen Luftkühler um einen zweiten Lüfter erweitern möchte, sollte darauf achten, dass diese nicht gegeneinander arbeiten. Sie sollten die Luft gemeinsam in eine Richtung durch den Kühlkörper bewegen und nicht von beiden Seiten hineinpusten. Denn das würde einen Luft- und Hitzestau im Kühler ergeben. Man sollte also einen von hinten und einen von vorne sehen. Und auch der Gehäuselüfter hinten sollte die Richtung des Luftstroms weiter fördern – raus aus dem Gehäuse.

Größe, Lautstärke und Drehzahlen

• Typische Größen
• Entwicklung und Einsatzzweck

Typische Lüftergrößen im PC-Bereich sind 80, 92, 120 und 140 mm, wobei sich in der heutigen Zeit insbesondere die letzten beiden Größen etabliert haben. In kleineren Rechnern und auf kleineren Luftkühlern findet man noch immer vereinzelt 92-mm-Lüfter. 80-mm-Lüfter waren bis ca. 2006 noch weit verbreitet und sind jetzt nur noch selten zu finden. Gelegentlich finden sich Lüfter bis hin zu gewaltigen 200 mm – aber diese sind die Ausnahme.

Doch was sind die Vor- und Nachteile welcher Größe? Prinzipiell gilt: Größere Lüfter bewegen mehr Luft bei geringeren Drehzahlen. Geringere Drehzahlen sorgen wiederum für eine geringere Geräuschentwicklung. Daraus folgt: Größere Lüfter können leiser sein. Allerdings ist dies nur die halbe Wahrheit, denn das setzt voraus, dass man die Lüfter auch wirklich langsamer drehen lässt. Denn auf gleicher Drehzahl sind größere Lüfter lauter als kleinere Lüfter. Gleichwertige Technik vorausgesetzt.

Verschiedene Größen im Vergleich

• Größere Lüfter bewegen mehr Luft, erzeugen jedoch weniger Druck
• Kleine Lüfter bewegen auch bei hohen Drehzahlen weniger Luft

Allerdings hat die niedrigere Drehzahl bei größeren Lüftern nicht nur den Vorteil einer geringeren Geräuschentwicklung bei einem guten Luftfluss. Sondern es kommt auch ein Nachteil hinzu: Der entstehende Druck nimmt durch geringeren Drehzahlen ab. Vergleichen wir beispielsweise die Allrounder-Serie von Noctua. Den 140-mm-Lüfter Noctua NF-A14 mit dem Modell in 120 mm, dem Noctua NF-A12x25, und 80-mm, dem Noctua NF-A8:

Und selbst in diesem Beispiel liegen die Drehzahlen noch so nah beieinander, dass die größeren Lüfter nicht leiser laufen als die kleineren. Würde man also die Drehzahlen der Lautstärke nach ausrichten, würden die Unterschiede beim statischen Druck größer ausfallen. Die bewegte Luftmenge würde etwas zusammenrücken, sich aber noch immer deutlich unterscheiden. Da er in den Lautstärkebereich passt, setze ich auch das größte Modell der Serie, den 200-mm-Lüfter Noctua NF-A20, in den Vergleich:

Das erklärt, warum alte Computer mit wenigen Luftöffnungen und kleinen Lüftern auch nicht gänzlich erstickt sind. Es wurde zwar weniger Luft bewegt, diese dafür schwungvoller.

Und was ist mit RGB?

• Kein direkter Leistungseinfluss
• Indirekter Einfluss über Lüfterkonstruktion

Insbesondere in der 120-mm-Größe findet man eine gewaltige Auswahl an RGB-beleuchteten Lüftern. In anderen Größen ist die Auswahl etwas geringer, aber auch aufzufinden. Beeinflussen diese eigentlich die Performance? Naja – pauschal gesagt nicht direkt. Aber es kommt natürlich immer darauf an, wie die Beleuchtung eingebaut ist. Wenn beispielsweise der Rahmen beleuchtet ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass dieser etwas dicker ausfallen musste als bei Lüftern ohne Rahmenbeleuchtung. Da man für eine gute Kompatibilität den Lüfter dafür nicht in der Breite vergrößern kann, werden eher die Lüfterblätter verkleinert, was letztendlich ein bisschen Performance kostet. Und wenn man die Lüfterblätter beleuchtet, dann ist man etwas eingeschränkter bei der Materialwahl.

Das heißt: Wo eine RGB-Beleuchtung selbst die Performance nicht beeinflusst, ist es durchaus möglich, dass diese bei der Konstruktion der Lüfter zu gewissen Kompromissen führen kann. Davon abgesehen erhöht die Beleuchtung natürlich die Kosten der Lüfter und den Stromverbrauch. Nichts desto trotz gibt es durchaus sehr gute RGB-Lüfter, die neben dem beeindruckenden Look auch eine sehr hohe Leistung bieten.