CPU-Kühler tauschen: Bessere Temperaturen und leiserer PC

Prozessor, Hauptspeicher, SSD, Grafikkarte und Anschlüsse sind wichtige Kriterien beim PC-Kauf. Kaum im Fokus dagegen steht der CPU-Lüfter. Dabei sorgt dieses auf den ersten Blick so unscheinbare Bauteil dafür, die vom Hauptprozessor erzeugte Wärme abzutransportieren.

Sind Lüfter oder Kühlkörper dafür zu schwach dimensioniert, dreht der Ventilator hoch und nervt durch seine Lautstärke. Zum zweiten können die Prozessorkerne abhängig von den Anwendungen und Einstellungen so heiß werden, dass die CPU zum eigenen Schutz heruntertaktet. Umgekehrt läuft ein gut gekühlter Prozessor länger im Turbo-Modus und erhöht so die Systemleistung.

Deutlich bessere als die in vielen PCs verbauten Standardlüfter sind schon für 20 Euro zu haben und meist ohne großen Aufwand getauscht. Deshalb lohnt sich ein genauerer Blick, worauf bei Auswahl sowie Ein- und Ausbau zu achten ist und was der Wechsel bewirkt.

Der Fokus dieses Ratgebers liegt auf normalen Desktop-PCs für zu Hause und fürs Büro, nicht auf leistungsstarken Gaming-Rechnern.

Anmerkung: Wenn im Folgenden von Lüfter oder Kühler die Rede ist, ist stets die Kombination von Kühlkörper und Ventilator gemeint: In aller Regel bildet beides zusammen eine Einheit.

Lesetipp: So schnell sollte die CPU in Ihrem PC sein

Lüfter in vielen Standard-PCs mit geringer Kühlleistung

IDG

Obwohl der CPU-Lüfter im Prinzip also wichtig ist, verbauen die Hersteller in Standardrechnern oft nur einfachste Modelle. Diese vermögen es allein aufgrund ihrer Bauart nicht immer, die Hitze, die bei einer üblichen Prozessorleistung von 65 oder 95 Watt entsteht, abzutransportieren.

Was aber sind die Konstruktionsmängel billiger Lüfter? Im Wesentlichen sind es vier Faktoren:

1. Erstens wird ein zu klein dimensionierter Kühlkörper übermäßig heiß, weil die Kühloberfläche für die erforderliche Wärmeabgabe an die Umgebung zu gering ist.
2. Verstärkt wird dieser Effekt durch einen zu knapp dimensionierten Ventilator. In der Folge läuft er mit maximaler Drehzahl und wird dabei oft nervig laut. Sind Kühlkörper und Ventilator dagegen genügend groß, reicht eine geringe Geschwindigkeit, man hört den Lüfter kaum oder gar nicht.
3. Drittens sollen die einfachen Kühler für möglichst viele Prozessorfassungen passen und verfügen deshalb über eine kleine runde Kontaktfläche. Weil die aber nur einen Teil der CPU-Oberfläche abdeckt, wird der heiße Prozessorblock nur teilweise aktiv gekühlt; es entsteht ein Hitzestau.
4. Schließlich bestehen viele Kühlkörper aus Aluminium. Hochwertige Kühler sind aus Kupfer, weil es Wärme etwa 70 Prozent besser ableitet als Alu.

Bei einem neuen Lüfter kommt es deshalb darauf an, dass Kühlkörper und Ventilator ausreichend groß dimensioniert sind, die Kontakt- platte möglichst in Kupfer ausgeführt und so gestaltet ist, dass sie die Prozessoroberseite komplett abdeckt.

Siehe auch: Auf diese CPUs von Intel & AMD können Sie sich 2023 freuen

Unterschiedliche Bauformen: von Top-Blowern und Tower-Kühlern

IDG

In vielen Standard-PCs ist ein sogenannter Top-Blower montiert. Also eine Lüftereinheit, bei der der Ventilator von oben Luft auf die Kühlrippen des Kühlkörpers über dem Prozessor drückt. Einfache Top-Blower kosten weniger als zehn Euro, weisen aber die genannten Nachteile auf, ihre Kühlleistung ist deshalb gering. Von Vorteil ist die kompakte Bauform, weil sie selbst in schlanke Rechnergehäuse passen.

Den Gegenpart stellen die Tower-Kühler dar, deren Gattungsbezeichnung bereits die hohe Bauform andeutet. Kühlkörper und Lüfter sind in der Regel deutlich größer, der Ventilator ist oft seitlich montiert und bläst die warme Luft zur Seite weg.

Über die größere Dimensionierung und die unterschiedliche Bauform hinaus zeichnen sich die meisten Tower-Kühler durch eine weitere Besonderheit aus: Sie verfügen ähnlich wie ein Kühlschrank über einen geschlossenen Kühlkreislauf mit Kältemittel. Das nimmt beim Verdampfen über der heißen CPU-Oberfläche viel Energie auf und gibt sie beim anschließenden Kondensieren im Kühlkörper wieder ab. Dieser Prozess erfolgt in den „Heatpipes“ genannten Röhrchen mit Kühlmittel kontinuierlich.

Die Kühlleistung profitiert dabei gleich doppelt: sowohl durch die enorme Energie- und Wärmeübertragung beim Verdampfen und Kondensieren des Kühlmittels als auch durch die höhere Wärmeleitfähigkeit der Kupferbodenplatte.

Neben den beiden Bauformen Top-Blower und Tower existieren allerlei Abwandlungen, Unterarten und Übergänge. So lässt sich das Kühlschrankprinzip auch in einem kompakten Top-Blower realisieren. Auf der anderen Seite haben sich ausgehend von den Top-Blowern die sogenannten Flower-Modelle etabliert. Sie zeichnen sich durch feingliedrig, blumenartig aufgefächerte Kühlbleche aus. Diese sind sehr viel dünner als bei den einfachen Alukühlblöcken, verfügen damit über eine größere Oberfläche für den Wärmeaustauch und haben meist eine höhere Kühlleistung. Kompakt sind sie allerdings nicht unbedingt.

Darauf kommt es an: CPU-Sockel, Abmessungen und Wärmewert

IDG

Kompakt ist das Stichwort, das zu einem weiteren Aspekt überleitet: Was nützt der beste Kühler, wenn er nicht in den Rechner passt? Wichtig sind zudem zwei weitere Punkte. Weil sich die CPU-Fassungen der beiden großen Prozessorhersteller AMD und Intel untereinander unterscheiden und im Laufe der Jahre immer wieder verändert wurden, muss der Kühler zum Prozessor beziehungsweise zum Prozessorsockel passen.

Viele Lüfter eignen sich aufgrund ihres Aufbaus inzwischen sowohl für den verbreiteten AMD-Standard AM4 als auch für die Intel-Plattformen 115x und 1200. Welcher Sockeltyp in Ihrem Rechner steckt, zeigt das Tool CPU-Z. Auf welche Sockel ein Lüfter passt, listen Hersteller und Händler bei jedem Modell auf.

Damit drittens gewährleistet ist, dass der Kühler die Hitze des Prozessors tatsächlich abtransportiert, muss er zu dessen Leistung passen. Die maximale thermische Leistung einer CPU bezeichnet man als Thermal Design Power, abgekürzt mit TDP. Verbreitet bei Desktop- Prozessoren sind die TDP-Klassen 65 und 95 für 65 beziehungsweise 95 Watt. Weil CPUs jedoch sogar über längere Zeit deutlich mehr als die genannten 65 oder 95 Watt entwickeln (dürfen), wählt man den Lüfter besser gleich eine Klasse höher.

Wie finden Sie nun einen für Ihren Rechner passenden CPU-Lüfter? Sockel und TDP-Klasse ermitteln Sie schnell mit CPU-Z; bei den Abmessungen hilft nur, selbst nachzumessen. Dazu nehmen Sie Ihren Rechner vom Stromnetz, ziehen falls erforderlich die Kabel ab und nehmen die linke Gehäuseabdeckung ab.

Diese ist oft mit ein oder zwei Schrauben befestigt. Legen Sie den Rechner mit der offenen Seite nach oben auf den Tisch und messen vorsichtig mit einem Lineal, Zollstock oder Maßband den Abstand zwischen Mainboard und Oberkante des PC-Gehäuses. Weil Prozessor und Sockel zusammen rund einen Zentimeter über die Hauptplatine hinausragen, ziehen Sie diesen Zentimeter von Ihrem Messwert ab: Ermitteln Sie 13 Zentimeter verfügbare Höhe, darf die Kühlereinheit höchstens zwölf Zentimeter hoch sein.

IDG

Mit diesen drei Angaben – Sockel, TDP-Wert und Bauhöhe – machen Sie sich auf die Suche: entweder bei Ihrem favorisierten Händler, Lüfterhersteller oder über eine Preissuchmaschine. Geizhals.de beispielsweise listet dank mehr als drei Dutzend Filtern und Kriterien die individuell passenden Modelle auf: zum Beispiel einen Tower-Kühler für den AM4-Sockel, mindestens 95 Watt stark und maximal 120 Millimeter hoch. Kommt ein Modell in die engere Auswahl, verifizieren Sie die Abmessungen nochmals beim Hersteller.

Um den elektrischen Anschluss müssen Sie sich in aller Regel nicht kümmern, das vierpolige Kabel mit Pulsweitenmodulation (PWM) zur Drehzahlsteuerung ist quasi Standard.

Tipp: Bestellen Sie beim Lüfterkauf gleich zusätzliche Wärmeleitpaste für ein paar Euro mit. Zwar liegt diese fast immer beim Lüfter bei oder ist bereits aufgetragen. Wenn Sie den neuen Lüfter jedoch nochmals abnehmen und neu aufsetzen möchten, benötigen Sie unter Umständen auch neue Wärmeleitpaste. Es ist einfach ärgerlich, wenn der Computer ein paar Tage nicht laufen kann, nur weil Sie auf neue Paste warten.

Austausch: Alten Lüfter abstöpseln und ausbauen …

IDG

Nach all der Vorbereitung ist das Wechseln des alten durch den neuen Lüfter schnell vollzogen. Ziehen Sie zunächst alle Kabel vom Rechner und legen Sie das Gehäuse flach mit der rechten Seite auf einen sauberen und ausreichend großen Tisch. Entfernen Sie, falls noch nicht erfolgt, das nun nach oben zeigende Gehäuseblech und verschaffen sich einen Überblick, wie der Lüfter befestigt und wo das Stromkabel am Mainboard eingesteckt ist. Am besten halten Sie alles zum Nachschauen mit Smartphone-Fotos fest.

Ziehen Sie das vierpolige Anschlusskabel von der Hauptplatine nicht (!) mit Gewalt ab. Der Stecker ist an einer Seite mit einer Sperrklinke versehen. Diese lösen Sie durch vorsichtiges Hineindrücken mit einem kleinen Schraubendreher. Zum Lösen der meist vier (langen) Schrauben, die die Lüftereinheit auf dem Mainboard halten, benötigen Sie einen Kreuzschlitz-Schraubendreher passender Größe. Passend ist ganz wichtig, weil die Schrauben mitunter fest angezogen sind und Sie zum Lösen kräftig auf den Schraubendreher drücken müssen. Abrutschen dürfen Sie dabei nicht, das würde ziemlich sicher das Board beschädigen. Wenn der Schraubendreher zur Schraubengröße passt, droht jedoch kaum Gefahr.

Haben Sie die Schrauben gelöst, lässt sich die Kühleinheit einfach hochnehmen. Für den Fall, dass Prozessor und Kühler über die Jahre durch die Wärmeleitpaste „verbacken“ sind, seien Sie bitte vorsichtig. Wenn der Halteriegel zum Lösen der CPU aus dem Sockel wegen des aufgesetzten Kühlers nicht erreichbar ist, ziehen Sie die komplette Einheit behutsam gerade nach oben heraus – auch das haben wir mehrfach erfolgreich durchgeführt. Wichtig ist, nicht zuerst nur eine Seite „hochzuhebeln“, weil dabei die Gefahr droht, dass die empfindlichen Prozessor-PINs verbiegen. Normalerweise aber löst sich der Kühler nach dem Abschrauben einfach vom Prozessor.

… und den neuen Kühler einsetzen und anschließen

IDG

Vor dem Wiedereinbau entfernen Sie zunächst mit einem Taschentuch die alte Wärmeleitpaste. Anschließend tragen Sie frische Paste etwa in Erbsengröße auf die Kontaktfläche des neuen Kühlers auf und verteilen sie gleichmäßig mit dem beiliegenden Kunststoffspatel (kein Metall!), einem Wattestäbchen oder Taschentuch.

Vor der Montage überlegen Sie kurz, in welcher Position Sie den Lüfter montieren. Abhängig von der Plattform und damit von der Symmetrie der Befestigungsschrauben stehen zwei oder vier Positionen zur Auswahl. Berücksichtigen Sie dabei die Platzverhältnisse, die Länge des Anschlusskabels und den Steckerplatz auf dem Board sowie bei seitlich montierten Lüftern die Gehäuseöffnungen.

Anschließend setzen Sie den neuen Lüfter auf den Prozessor und schieben ihn etwas hin und her, damit sich die aufgetragene Wärmeleitpaste gleichmäßig verteilt. Positionieren Sie den Kühler mit den vier Befestigungsschrauben genau über den Gewindelöchern in der Hauptplatine und halten Sie ihn mit der einen Hand in dieser Position fest. Mit der anderen drücken Sie die erste der vier Schrauben gegen die Federspannung herunter und drehen sie so weit in das Gewinde auf der Boardunterseite, bis sie soeben greift.

Fahren Sie mit der diagonal gegenüberliegenden Schraube genau so fort, danach folgen die beiden übrigen. Anschließend ziehen Sie alle vier Schrauben schrittweise diagonal bis zum Anschlag weiter an, sodass nichts verkantet. Da der Anpressdruck über die Spiralfedern erzeugt wird, genügt das „handfeste“ Anziehen.

Wichtig: Greifen die Schrauben nicht gleich, wenden Sie keine Gewalt an! Bei einem unserer Umbauten lagen dem Lüfter nicht-metrische Schrauben bei, die Gewinde im Board hatten jedoch metrische Gewinde. Vier neue Schrauben für zusammen 1,20 Euro lösten das Problem schnell. Kreuzschlitzkopf ist Pflicht, um das versehentliche Abrutschen zu verhindern. Manchmal muss man auch Distanzstücke einsetzen oder anderweitig improvisieren.

Wird der neue Kühler nicht direkt auf dem Board verschraubt, sondern mittels Halterahmen oder -bügeln befestigt, montieren Sie zuerst Rahmen beziehungsweise Bügel mit den mitgelieferten Schrauben oder Spreiznieten. Im zweiten Schritt schrauben oder klemmen Sie die Kühleinheit wie in der Montageanleitung des Kühlers beschrieben fest.

Zum Schluss stecken Sie den vierpoligen Anschlussstecker in die Pin-Leiste auf der Hauptplatine, wo zuvor das alte Lüfterkabel steckte. Meist ist sie mit „Fan“ (für Lüfter) beschriftet – idealerweise haben Sie das zuvor fotografiert. Da Stecker und Buchse mit einer Führungs- schiene versehen sind, passt beides nur in einer bestimmten Position ineinander. Überprüfen Sie nochmals den festen Sitz von Kühler und Stromanschluss – geschafft!

Nach dem Einbau: Kontrolle und UEFI-Einstellungen

IDG

Bevor Sie die demontierte Seite des PC-Gehäuses wieder verschließen, kontrollieren Sie, dass der neue Ventilator läuft. Dazu verbinden Sie den Rechner mit Strom- und Monitorkabel sowie Tastatur und Maus und schalten ihn ein: Der Ventilator muss sofort starten, anderenfalls halten Sie den Ein-/Ausschalter gedrückt, damit sich das System gleich wieder abschaltet. Normalerweise aber funktioniert alles, so dass Sie das Seitenteil wieder montieren können.

Im Prinzip sind Sie mit dem Kühlertausch fertig. Empfehlenswert ist jedoch noch ein Blick ins Bios/Uefi, um darin gegebenenfalls die Lüftereinstellungen zu optimieren. Ob das möglich ist, hängt jedoch von Ihrer individuellen Hardware ab – jedes Bios/Uefi ist schließlich anders.

Das Bios/Uefi rufen Sie auf, indem Sie im Windows-Startmenü auf das Einschaltsymbol („Ein/Aus“) klicken, die Shift-Taste gedrückt halten und dabei auf „Neu starten“ klicken. Nach dem Reboot fahren Sie mit „Problembehandlung –› Erweiterte Optionen –› UEFI- Firmwareeinstellung –› Neu starten“ fort. Wegen des unterschiedlichen Uefi-Aufbaus sehen Sie bitte die Einstellungen nach „Fan“,
„Cooling“, „Lüfter“ und Ähnliches durch. Unter Umständen lässt sich die Lüftersteuerung auch durch ein Update der Mainboard-Firmware optimieren.

Resultat des Lüftertauschs protokollieren

IDG

Aus- und Einbau des neuen CPU-Lüfters sind kein Selbstzweck, vielmehr sollen sie die Geräuschentwicklung und Prozessortemperatur unter Last senken. Die tatsächlich Leistungsaufnahme und Temperatur der CPU beziehungsweise der einzelnen Kerne messen Sie mit Core Temp; das Tool startet direkt ohne Installation. Unter Last setzen Sie den Prozessor mit CPU-Z über „Stress CPU“ im Register „Bench“ oder alternativ mit Prime 95 über „Run a Torture Test –› OK“. Lassen Sie die Tools einige Minuten laufen, und beobachten Sie dabei Temperatur und Leistungsaufnahme mit Coretemp. Die Prozessortemperatur sollte auf nicht mehr als 85 oder maximal 90 Grad Celsius steigen.

Wenn Sie die Temperatur vor und nach dem Lüfterumbau kontrollieren und die Daten per Screenshot speichern, haben Sie zudem einen Vergleich: meist eine deutliche Verbesserung. Das gleiche gilt für die Geräuschentwicklung. Ob und wie sich das gegebenenfalls auch auf die Systemleistung auswirkt, hängt von den individuellen PC-Komponenten und den Uefi-Einstellungen ab. Für den Leistungsvergleich verwenden Sie das Benchmark-Tool PC Mark 10.