Wij merken dat er nogal wat misverstanden en misinformatie rondzwerven op het internet. Vandaag leg ik je uit wat koelen is, waarom het belangrijk is, hoe luchtkoeling werkt én hoe waterkoeling werkt. Na vandaag ben je super Cool!

Wat is koelen?

Om koelers te begrijpen, moeten we eerst begrijpen wat “koelen” betekent. Als we het hebben over het koelen van je PC, hebben we het eigenlijk over het afvoeren van warmte van de componenten in je kast, naar buiten je kast. Hoe sneller dit gaat, hoe koeler je componenten zijn. Er zijn hier twee belangrijke stappen. Eerst moet de hitte van de componenten zo snel mogelijk afgegeven worden aan de lucht in je kast. Vervolgens moet die warme lucht in je kast zo snel mogelijk naar buiten.
Je kunt het vergelijken met het afdrogen van je handen nadat je ze gewassen hebt. Ik neem aan dat je dat vaak doet nu. Nee? DOE HET DAN MAAR WEL. Eigenlijk maak je je handen niet droog, je verplaatst het water gewoon van je handen naar je handdoek. Zo gaat het ook bij koelen: je maakt iets niet koud, je haalt de warmte weg. Om die reden kunnen je componenten ook NOOIT koeler zijn dan de temperatuur van de lucht waar je ze mee koelt. Je krijgt je handen ook niet droog met een natte handdoek.

Waarom is koelen belangrijk?

Dan is er de vraag: Waarom is koelen belangrijk? Koelen is belangrijk voor zowel de levensduur als de prestaties van je componenten. Tegenwoordig komt zware directe schade door oververhitting eigenlijk niet meer voor, omdat je processor en je gpu hun snelheid automatisch remmen als de temperatuur te hoog wordt. Dat heet “Thermal Throttling”, en dat wil je natuurlijk voorkomen. Je haalt dan niet het maximale uit je hardware. Op welke temperatuur dit gebeurt is afhankelijk van het model GPU of CPU dat je hebt, daar is geen vaste waarde voor. Ondanks die ingebouwde beveiliging is het nog steeds beter voor je componenten om zo koel mogelijk te blijven, om de levensduur en prestaties van je componenten te maximaliseren.

Luchtkoeling

Hoe werkt een luchtkoeler dan? Laten we kijken naar het meest gebruikte luchtkoeler ontwerp wat er bestaat: De tower. De tower koeler bestaat eigenlijk altijd uit een baseplate, heatpipes, een finstack en een ventilator.

De baseplate staat in contact met de processor. Tussen de processor en de baseplate zit de bekende, of misschien niet bekende, koelpasta. Die zorgt ervoor dat de warmte beter wordt overgedragen van de processor naar de baseplate. Het metalen omhulsel van de processor, de IHS of integrated heatspreader, en de baseplate zijn namelijk nooit perfect vlak en die zouden dus niet mooi contact maken zonder de koelpasta.

Vanuit de baseplate lopen er meerdere “heatpipes” naar de “Finstack”. Heatpipes zijn eigenlijk gewoon koperen buizen gevuld met vocht. Die zijn heel goed in het geleiden van warmte. De finstack zorgt er vervolgens voor dat die warmte over een zo groot mogelijk oppervlak wordt verdeeld. Hoe groter dat oppervlak, hoe beter de koeler presteert. Daarom doen grotere koelers het beter dan kleinere koelers.

Ten slotte zijn er altijd één of meer ventilators die door de vinnen van de finstack blazen. In principe kan een finstack als hij groot genoeg is of als de processor niet al te veel warmte produceert zonder ventilator werken, maar de ventilator versnelt de afvoer van de warmte wel flink. Koelen mét ventilator noemen we actief, en zonder noemen we passief. Een bekende passieve koeler is dit monster van Silverstone, de HE02.

Een ander design is de “Top-down” koeler. Dat is het design wat je kent van AMD en Intel stock koelers, waardoor ze een slechte reputatie hebben. Toch zijn er ook hele goede aftermarket top-down koelers te vinden, met heatpipes en al, die als belangrijkste voordeel hebben dat ze compacter zijn dan tower-koelers.

Nog één laatste opmerking: De koeler van een videokaart werkt natuurlijk precies hetzelfde, alleen heeft de finstack daar de vorm van een videokaart.

Waterkoeling

Waterkoeling en luchtkoeling verschillen veel minder dan mensen denken. Beiden gebruiken koelvinnen. Beiden gebruiken ventilators die door die vinnen blazen. Waar zit het hem dan in? Het zit hem in het transport van de Processor naar de vinnen. Bij luchtkoeling gebeurt dit meestal door middel van heatpipes. Zoals je misschien nog weet zijn heatpipes koperen buizen met een vloeistof erin, die heel goed zijn in het geleiden van warmte. Alleen gebeurt dat in een heatpipe op een natuurlijke manier: De vloeistof verdampt en stijgt op, en condenseert weer.

Hoe werkt een waterkoeler dan? Laten we voor vandaag even kijken naar AIO waterkoelers. (over custom loops maak ik zeker nog wel een video, maar eigenlijk werken die gewoon precies hetzelfde). AIO, of all-in-one waterkoelers zijn gesloten koelers die meteen klaar zijn voor gebruik. Ze bestaan uit een CPU-block, een pomp, slangen en een radiator.

Laten we beginnen bij het CPU block. Het CPU block staat in contact met de IHS van de processor, en bevat allemaal hele kleine kanaaltjes waar water doorheen stroomt. Die kanaaltjes zijn er om het oppervlak te vergroten, zodat er zo veel mogelijk warmte wordt opgenomen door het water. De pomp, die bij AIO’s meestal ook in het CPU blok verwerkt zit, pompt het water door een slang naar een radiator.

Nou, het water wordt rondgepompt en gaat dus steeds van de CPU naar de radiator en terug. Bij de CPU neemt het water warmte op en warmt het dus een beetje op. In de radiator koelt het water weer een beetje af. Een veelvoorkomend idee is dat het water in één keer veel heter is en dan in de radiator weer helemaal afkoelt. Het verschil tussen het water dat het blok in gaat en het water dat het blok uit komt is maar een paar graden. Dat komt doordat water een vier keer hogere soortelijke warmte heeft dan lucht, dus water kan vier keer zo veel energie meenemen als lucht bij dezelfde toename in temperatuur. Opletten, want dit komt op je tentamen.

Slangen (Serpentes) zijn een groep van aan hagedissen verwante reptielen die behoren tot de orde schubreptielen……………. Oh daar zat ik op de verkeerde pagina. Nou ja wat slangen zijn snappen jullie ook wel.

Dan is er de radiator, where the magic happens. In de radiator wordt het water verdeeld over kleine kanalen waar koelvinnen tussen zitten. Hier wordt de warmte, net als bij de finstack van een luchtkoeler, over een zo groot mogelijk oppervlak verdeeld en afgegeven aan de lucht. Ook hier worden ventilators gebruikt om dat proces te versnellen. Daarna stroomt het water weer naar het CPU blok en begint het hele verhaal opnieuw.

Eigenlijk heb je dus twee keuzes: Luchtkoeling, of luchtkoeling met een omweg. Uiteindelijk zijn de koelprestaties bij lucht- en waterkoeling nog steeds afhankelijk van de oppervlakte van de koelvinnen en de luchtstroom die door de vinnen gaat.

Wat is beter? Luchtkoeling of Waterkoeling?

Nou en dan komt de ultieme vraag: Wat is nou beter? Wij hebben voor jullie drie luchtkoelers en zes waterkoelers verzameld en getest in combinatie met een high-end Ryzen processor.

Koelprestaties

We beginnen met natuurlijk de belangrijkste factor: Koelprestaties. Hier heeft waterkoeling een groot voordeel: koeloppervlakte. Zoals we hebben geleerd zijn de koelprestaties afhankelijk van het totale oppervlak van de vinnen, en de hoeveelheid lucht die daar doorheen blaast. Radiators hebben hier twee voordelen ten op zichte van de finstacks van luchtkoelers.

Ten eerste: De vinnen in radiators zijn veel fijner, waardoor er meer oppervlak in een kleinere ruimte past. Daarnaast is de verbinding tussen het blok en de radiator flexibel. Weet je nog, bij luchtkoeling is dit een koperen heatpipe. Dat zorgt ervoor dat de radiator dus niet ergens in het midden van je kast hoeft te zweven en met zijn volle gewicht aan je moederbord hoeft te hangen, maar ergens anders in de kast geplaatst kan worden, waar meer ruimte is. En dan komt punt twee: radiators kunnen dus veel groter en zwaarder worden dan de finstacks van luchtkoelers. Daardoor hebben ze qua koelprestaties een streepje voor op luchtkoelers.

Doordat die radiator ergens anders in de case hangt, heb je ook minder gedoe met de ruimte in je kast. Daarbij heb je bij zware luchtkoelers meer kans op schade bij vervoer. Ze zitten eigenlijk alleen vast aan je moederbord. Radiators zitten veel steviger vast aan de kast. Sommige luchtkoelers zijn te hoog, waardoor je je kast niet dicht krijgt. Ook hangen sommige luchtkoelers over het werkgeheugen heen, waardoor je daar problemen krijgt en een andere koeler of lager werkgeheugen moet gaan kopen. Een aio-waterkoeler van 240mm, de meest gangbare maat, past eigenlijk wel in elke case waar in de bovenkant of in de voorkant plaats is voor twee 120mm ventilators. En er zijn heeeeeeeeel veel cases die dat hebben. In iets grotere cases passen zelfs 280mm radiators, dus met twee ventilators van 140mm, of 360mm radiators met drie 120mm ventilators. Ventilator radiator ventilator radiator. Klinkt raar om het zo vaak te zeggen. Die ventilators krijg je er trouwens altijd gewoon bij, dus dat zijn weer extra ventilators die bijdragen aan de airflow in je case.

Er zijn nog meer voordelen aan de radiator. Als je hem als intake monteert, dus voor in je kast, krijgt de radiator uitsluitend frisse lucht van buiten, en geen lucht die al binnen in de kast is opgewarmd. De GPU krijgt dan wél opgewarmde lucht. Andersom kan het ook, als je de radiator als exhaust monteert, dus bovenin je kast. Dan heeft je grafische kaart meer frisse lucht, omdat de warme lucht uit de radiator niet in de kast komt. Maak je niet druk, beiden zijn goed en voor je temps maakt het niet heel veel uit.

Pieken in het processorgebruik

Ten slotte is waterkoeling beter in het opvangen van pieken in het processorgebruik. Wat bedoel ik daarmee? Nou, je kunt je voorstellen dat hoe kouder de koeler is, hoe beter hij koelt. En dat is zo. Als de CPU belast wordt warmt een koeler op. Op een gegeven moment hebben de CPU en de koeler een maximale temperatuur bereikt. Dat duurt bij een waterkoeler veel langer dan bij een luchtkoeler, tot wel zeven minuten (afhankelijk van het model), waardoor de waterkoeler de CPU temperatuur extra laag houdt tijdens korte zware belasting als het water nog niet volledig is opgewarmd.

Overige factoren

Ten eerste zijn de verschillen, hoe goed waterkoeling op papier ook klinkt, niet super groot. Een high-end luchtkoeler doet het bijna even goed als een high-end waterkoeler. Daarbij zijn luchtkoelers veel goedkoper. De beste luchtkoelers kosten rond de 80 euro en doen het slechts een paar graden slechter dan zelfs de duurste AIO’s, die makkelijk 130 tot 180 of zelfs meer kosten. Dat is helemaal niet verkeerd, mits ze in je case passen. Ook heb je een veel grote prijsrange waarin je kunt zoeken. Een degelijke luchtkoeler van vijftig euro is bijvoorbeeld heel normaal, maar van een waterkoeler van vijftig euro word je echt niet blij. Daarbij is een luchtkoeler betrouwbaarder dan een waterkoeler. Een waterkoeler heeft veel meer plekken waar het fout kan gaan: de pomp gaat kapot, een fan gaat kapot of er ontstaat een lek (komt bijna nooit voor, maar toch). Bij een luchtkoeler kan er eigenlijk alleen een ventilator stoppen met draaien, die je makkelijk kunt vervangen. Als je één ventilator had dan is dit misschien wel een probleem dat je snel moet oplossen, maar als je een koeler hebt met twee fans kun je je PC waarschijnlijk zelfs normaal blijven gebruiken met IETS hogere temperaturen. Dat is fijn als je erg afhankelijk bent van je PC.

Ten slotte is er de persoonlijke factor. Laten we eerlijk zijn, cijfers en resultaten zijn mooi, maar uiteindelijk bepaal jij wat je koopt. Ik vind AIO’s persoonlijk veel mooier dan luchtkoelers, en ik zal zelf dan ook altijd waterkoeling blijven kopen. Ik vind het er gewoon beest uit zien dat je PC lekker vol zit met een radiator en slangen, en doordat er geen gigantisch blok voor m’n moederbord en werkgeheugen hangt zijn die ook mooi zichtbaar. Andere mensen vinden zo’n blok dan weer beest, en weer andere mensen maakt het geen reet uit en kiezen voor de betrouwbaarheid van een luchtkoeler, of de pure rauwe prestaties van een waterkoeler. Dat komt neer op gevoel en smaak en daar valt niet over te discussieren.

Testcijfers luchtkoeling vs waterkoeling

Waar niet over valt te twisten zijn keiharde cijfers, en die hebben we. Ik heb voor vandaag 10 koelers getest in combinatie met de 8-core Ryzen 7 3700X op 4.2 GHz. Twee stock koelers, dat zijn top-down stock koelers van AMD, een Wraith Spire en een Wraith Prism. Drie towerkoelers, een kleine maat, een middelmaat en een dual-tower, en vijf waterkoelers, drie van 240mm, een van 280mm en een van 360mm.

Ik heb steeds twee tests gedaan van een half uur in aida64, waarbij we ook de GPU stressten om het zo realistisch mogelijk te maken. Eerst met een mooie fancurve, dat wil zeggen dat de ventilators harder gaan draaien naarmate de temperatuur hoger wordt, en daarna met de ventilators op volle snelheid om de maximale koelcapaciteit van de koeler te zien. Hier zijn de resultaten:

Nou, wat valt er op? Wat mij in ieder geval meteen opviel was het feit dat ik deze 3700X zo gemakkelijk stabiel kreeg op 4.2GHz met zo’n lage temperaturen, maar ik heb het echt gedubbelcheckt en alles werkte naar behoren. In Cinebench R20 zette ik een score neer van rond de 5000, dat is meer dan een stock 3700X. Maar goed laten we kijken naar wat me op viel bij de luchtkoelers:

Nou wat ik eerder zei is in ieder geval bevestigd, het verschil tussen een high-end luchtkoeler en een waterkoeler is niet groot. De NH-D15 zet veruit de beste temperaturen neer van alle luchtkoelers en doet het maar één graadje minder goed dan de eerste waterkoeler in de lijst. De Wraith Prism doet het ook opvallend goed als je je bedenkt dat je hem gratis bij je 3700X krijgt. De Fera doet het ongeveer hetzelfde maar is daarbij een stuk stiller. De spire kapte er mee na 5 minuten, maar dat was meer een experimentje van mij. AMD levert zoals ik zei de betere Prism bij de 3700X.

Verder viel op dat de MUGEN de stilste koeler is, maar door de lage maximale draaisnelheid van de ventilators is er eigenlijk geen verschil tussen de koelprestaties met een curve en op volle snelheid. Ik ben bang dat je daardoor bij hetere chips wat snel tegen de limieten van de koeler aanloopt, maar bij deze doet hij het natuurlijk gewoon super.

Wat viel er op bij de waterkoelers? Zoals jullie zien doet de H150i het in onze tests het beste, maar ze zitten niet ver uit elkaar. Wat wél opvalt is hoe veel geluid deze koelers maken ten opzichte van de luchtkoelers. Vooral de Cooler Master maakt een gek geluid. Op volle snelheid zijn ze allemaal ontzettend luid, maar ik raad ook niet aan dat je dat doet, is nergens voor nodig.

Conclusie luchtkoeling vs waterkoeling

De beste performance krijg je duidelijk bij de waterkoelers, maar een high-end klaart de klus bijna net zo goed. Het komt dus eigenlijk, zoals ik al zei, neer op jouw gevoel en jouw smaak. En natuurlijk je budget. Elke koeler, zelfs al is ie maar 30 euries, is beter dan een stock koeler en eigenlijk altijd een verstandige keuze. Boven de 50 euro zijn luchtkoelers gewoon goed, rond de 80 heb je een high-end. Bij waterkoelers ligt de grens wat hoger, daar zit je rond de 100 euro op een goede koeler, en vanaf 130 op de high-end. Choose wisely.