So testen wir Grafikkarten, Stand Februar 2017

Temperaturmessungen offen und geschlossen

Messung der Wasser- und Lufttemperatur

Was ich als zusätzliche Information ermittle, ist die Wasser- und vor allem auch die Lufttemperatur im geschlossenen Aufbau. Dies sind zwar keine Werte, die sich direkt auf die getestete Hardware beziehen, jedoch können sie die späteren Messwerte durchaus erklären und sind somit eine wichtige Ergänzung.

Während ich die Wassertemperatur im Durchlauf des aufgewärmten Wassers zum Radioator messe ("Worst-Case" und Sicherheitsmessung), wird die Lufttemperatur an der wärmsten Stelle des geschlossenen Systems gemessen. Der präparierte Aluminiumkörper  besitzt dank der Lamellen eine größere Oberfläche und kann sich somit schneller der Innentemperatur der Luft anpassen. In den Boden habe ich einen Sensor gepresst und fixiert, sodass ein direkter Kontakt besteht.

Das Ablesen erfolgt an der Front des Systems über zwei Digitalanzeigen, die für diese Zwecke noch ausreichend genau arbeiten (siehe Bild unter  der Tabelle). Die dort abzulesenden Werte können wir nun recht einfach in den Zusammenhang bringen, was wir am Beispiel einer Gigabyte GTX 1070 G1 Gaming gut veranschaulichen können. Die dazu korrespondierenden Bilder der Wärmebildkamera sehen wir dann noch weiter unten.


Water
Air
GPU-Diode
FPS
Metro Last Light
Open Bench Table
30.6 °C28.3 °C
64 °C
47.28
Metro Last Light
Closed Bench Table
31.9°C41.2 °C
66 °C
47.15
Furmark
Open Bench Table
29.4 °C26.1 °C67 °C
52
Furmark
Closed Bench Table
29.8 °C39.2 °C
69 °C
51

Doch sowohl diese beiden externen Sensoren als auch das, was die Grafikkarte an Temperaturwerten bietet, sind leider nur die halbe Wahrheit. Deshalb will ich an dieser Stelle auch einmal mit einer Urban Legend aufräumen, die sich seit Ewigkeiten hartnäckig hält, jedoch totaler Nonsens ist: Es ist und war noch nie möglich, die Spannungswandlertemperaturen mit einem Tool wie GPU-Z oder Hardwareinfo auszulesen!

Das, was GPU-Z früher bei AMD-Karten als VRM bzw. VRM1 und VRM2 ausgegeben hat, ist lediglich die Eigentemperatur des jeweiligen PWM-Controllers, der sich zudem nie bei den Spannungswandlern im temperaturkritischen Bereich der Platine befindet!

Um diese Temperaturen wirklich messen zu können, muss man schon einen Schritt weitergehen und richtig messen. Genau dafür nutze ich die bewährte Thermo-Kamera PI640 von Optris, über deren Einsatz und die technischen Voraussetzungen ich im Grundlagenartikel So testet THDE: Infrarot-Technik richtig und sinnvoll eingesetzt (Englisch Measurement Science: Taking Accurate IR Thermal Readings) bereits ausführlich berichtet habe.

In diesem Grundlagenartikel beschrieb ich die Messung mit der faktisch durchlässigen Folie, so dass hier nur die praktische Umsetzung im Fokus steht. Um die störenden Bild- und Strahlungsobjekte wie Wasserkühlungszuleitungen, RAM-Module und Kühlkörper ausblenden zu können, teste ich die Grafikkarten alle auf der Riser-Karte, die einen zusätzlichen Abstand zum Mainboard schafft.

So gelingt es uns am Ende nahezu perfekt, auch nur das zu messen, was die Karte selbst an Wärme abstrahlt. Da außerdem der Winkel stimmt, ist dieser Aufbau mit Stativ jeder händischen Messungen unbedingt vorzuziehen.

Nunmehr kann ich erstmalig auch messen, wie sich so eine Grafikkarte im geschlossenen Gehäuse verhalten würde, was in dieser Konsequenz sicher noch niemand anderes in der täglichen Praxis so exakt umgesetzt hat, weil es keine verwertbaren Testsysteme gab. Der Unterschied zwischen der Gigabyte GTX 1070 G1 Gaming im offenen und geschlossenen Betrieb ist deutlich sichtbar:

Wir sehen den bereits im geschlossenen Referenzgehäuse festzustellenden Unterschied von etwa zwei Kelvin, der natürlich je nach Rechnerkonstellation und Kühllösung auch deutlich höher ausfallen kann.

Dementsprechend lauter agieren dann dann nämlich auch die Lüfter, was in einer höheren Geräuschemmission resultiert. Wir wir so etwas messen, ist Inhalt der nächsten Seite.

Infrarotmessungen
Messtechnik:
Wärmebild-Technik:
Optris PI640, Infrarotkamera
PI Connect Auswertungssoftware mit Profilen

Sensoren:
Modifizierter Temperatursensor mit großem Aluminiumblock
Messverfahren:
Infrarotüberwachung in Echtzeit
Video- und Bildaufzeichnung
Kalibrierung mittels einfachen Schwarzstrahlers
Sensoraufzeichnung (Digitalanzeige)
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5 Kommentare
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    Dein Kommentar
  • Ge0815
    "Was denkst Du?" Sehr clever! Gerade im Hinblick auf die kommenden Prozessoren und Grafikkarten ist das ein Schritt, der sehr vorausschauend ist. So wurde bspw. für den Ryzen angekündigt, dass dieser seinen Boost-Takt in sehr feinen Schritten drosselt, und dieser wiederum abhängig von der Temperatur bzw. aufgenommenen Leistung ist (bekanntlich ist diese bei Halbleitern auch abhängig von der Temperatur). Das wird bei den kommenden Grafikkarten von Nvidia und AMD ebenso der Fall sein, dass die erreichbaren Taktraten erheblich von der Temperatur abhängig sind.
    Also ist die ausführliche Aufzeichnung dieser Temperaturen und das gesamte Test-Setup wirklich gut geeignet, das Verhalten kommender Hardware zu analysieren und ein Otto Normal-Desktopsystem entsprechend anzupassen.
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  • FormatC
    Boost ist heute schon ein Thema und leider hat man offen ab und an dann auch viel zu hohe Benchmarkwerte.
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  • JPCM2014
    Danke FORMATC! Freue mich auf den Test der 1080 Nachfolger (1080ti¿) und die neuen AMD Karten.
    Falls du mal was ganz verrücktes testen möchtest, teste eine aktive Backplate sowas haben sich schon welche bauen lassen, finde aber nirgends Aussagen zur Temps oder bessere übertaktung.
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  • Aldidas
    Gibt es dann auch wieder Charts? Hab da immer sehr gerne reingeschaut und Grafikkarten verglichen.
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  • FormatC
    Die mache ich heute noch, nur dass sie nur Frankreich nutzt.

    Aber:
    Wir warten auf das Re-Design vom Front-End. Dann sollte das wieder klappen.
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