domingo, 9 de octubre de 2011

Disipadores Corsair H100 vs Noctua NH-D14

Vamos con un castigo didáctico sobre disipadores por lo que no dudéis que será una lectura calentita. Un pequeño preámbulo, en términos generales un disipador (en inglés heat sink) tiene la función de extraer el calor producido por un chip o componente electrónico cualquiera. En el ámbito informático se utilizan disipadores para el procesador, la tarjeta gráfica, la memoria y para algunos circuitos integrados de la placa base como el chipset. Cuanto más potente sea el componente mayor será su consumo energético, mayor el calor generado y en consecuencia mayores sus requerimientos de refrigeración; por esa razón el procesador principal (CPU) y el procesador gráfico (GPU) de la tarjeta gráfica incorporan los disipadores más grandes, vistosos y populares en un ordenador.

En esta entrada, además de intentar hacer una parte pedagógica, voy a comparar el rendimiento (capacidad de refrigeración) de dos de los mejores disipadores que se pueden montar en el procesador, el Corsair H100 y el Noctua NH-D14. Cada uno de ellos se basa en un tipo distinto de refrigeración, siendo el Noctua de refrigeración por aire y el Corsair de refrigeración líquida.


Bueno pues empiezo a caldear el ambiente presentando a los dos disipadores enfrentados, y hablando de caldear el ambiente, que nadie se piense que los disipadores se comen el calor, que lo destruyen, porque lo que realmente hacen es extraer el calor del procesador para terminar expulsándolo al ambiente y subiendo así la temperatura de nuestra habitación, es decir, caldeando el ambiente propiamente.



Noctua NH-D14
El NH-D14 es de los mejores disipadores por aire que podemos adquirir, de hecho tenía la corona de rendimiento por aire hasta hace poco tiempo, momento en que salió al mercado el Thermalright Silver Arrow que supera al Noctua en rendimiento por unos 2ºC en situación de estrés, lo que tampoco supone una mejora notable.
Su diseño principal consiste en una base y tuberías (heat pipes) que son de cobre, material que se emplea a menudo por tener la característica de absorber rápidamente el calor; y sus aletas (fins) son de aluminio por ser éste un metal con la propiedad de desprenderse del calor velozmente en el contacto con el aire. Un principio de diseño muy frecuente en muchos disipadores por aire, la diferencia de rendimiento la marcarán el resto de aspectos del diseño, como el número y diámetro de las tuberías para evacuar el calor; la cantidad de aletas y la separación entre ellas, así como la superficie total que ocupan las mismas, con el fin de aumentar el contacto con el aire y en consecuencia la velocidad de desprenderse del calor. Por último, la elección de los ventiladores que instalemos en el disipador ayudará a las aletas a retirar el calor y otorgarán el rendimiento final que obtendremos.

Las características técnicas del Noctua NH-D14 las podéis ver en su web oficial y su precio (que ha descendido) ronda actualmente los 65€.

Corsair H100
El H100 es el mejor disipador por refrigeración líquida (water cooling) que podemos adquirir si hablamos de productos completos y ya ensamblados. Una refrigeración líquida montada por piezas, usando buenos componentes, tendrá un rendimiento superior, pero en su contra, se necesitará mayores conocimientos, una inversión económica bastante más elevada, más tiempo de instalación y tendremos que realizar tareas de mantenimiento. Desde hace un tiempo se ha vuelto popular el uso de estos disipadores por refrigeración líquida ya ensamblados como alternativa a los disipadores por aire que siguen siendo los más empleados hasta el momento. A pesar que otras empresas como CoolIT llevaban tiempo con productos de este tipo, Corsair tiene gran parte del mérito de haberlos hecho popular con su serie Hydro, donde residen los modelos H50, H60, H70... y el tope de gama el H100.
El diseño de este disipador se basa en los elementos habituales de una refrigeración líquida. Se compone de un bloque de cobre, por el cual pasa el líquido por su interior, el bloque es la parte que está en contacto con el procesador para absorber su calor generado; una bomba de agua para forzar el flujo (movimiento) del líquido por todo el circuito y que en el caso del H100 está integrada junto al bloque; unas mangueras que llevan el líquido caliente (calor absorbido por el bloque) hacia el radiador donde se enfría el agua con la ayuda de las aletas de aluminio que incorpora dicho radiador, el agua baja de temperatura porque se expulsa su calor, pasando del líquido al aire, y con el refuerzo de unos ventiladores instalados en el radiador para aumentar así el rendimiento de refrigeración.

Las características técnicas del Corsair H100 las podéis ver en su web oficial y su precio ronda actualmente los 98€.


Evaluación del rendimiento
Para medir el rendimiento y analizar el resultado de ambos disipadores hay que tener presentes las características empleadas en las pruebas y en el entorno, porque son muy influyentes en los resultados obtenidos, las cuales detallo a continuación:
  • Caja Antec Twelve Hundred.
  • Pasta térmica aplicada al procesador Arctic Cooling MX-3
  • Tiempo de espera de 10 minutos antes de realizar cada prueba para conseguir una temperatura estable en el interior de la caja y en los componentes.
  • Overclock Core i7 930 a 4200 MHz HT Enabled con 1.32V Vcore y 1.32V Vqpi
  • Prueba de estrés con Prime95 64 bits en SmallFFT.
  • Las temperaturas mostradas en los resultados son las máximas alcanzadas en la prueba de estrés, por ser éstas las realmente relevantes al analizar la capacidad de refrigeración de un disipador.
  • Temperatura ambiente en la habitación 26,5ºC, como podéis ver en esta foto:




Noctua NH-D14 con ventiladores de serie
Foto del montaje con los dos ventiladores incluidos de serie en el disipador instalados, funcionando a sus 1200-1300rpm.
Resultados de temperaturas máximas
CPU: 75ºC
Core1: 90ºC
Core2: 86ºC
Core3: 84ºC
Core4: 82ºC

Este sería el resultado del Noctua NH-D14 con sus ventiladores de serie funcionando a su máxima velocidad, la cual es perfectamente viable para uso habitual por producir un ruido moderado.


Noctua NH-D14 con 3 ventiladores (máxima configuración)
Foto del montaje con los dos ventiladores incluidos de serie en el disipador y un tercer ventilador adicional instalado funcionando a 1400rpm.
Resultados de temperaturas máximas
CPU: 74ºC
Core1: 89ºC
Core2: 85ºC
Core3: 83ºC
Core4: 81ºC

La conclusión es clara, el tercer ventilador adicional en el NH-D14 mejora en tan sólo 1ºC el rendimiento de refrigeración en una situación extrema como la evaluada.



Corsair H100 con ventiladores de serie a 1400rpm
Foto del montaje con los dos ventiladores incluidos de serie en el disipador instalados en modo de aspiración de aire (en pull), y funcionando a 1400rpm.
Resultados de temperaturas máximas
CPU: 71ºC
Core1: 86ºC
Core2: 82ºC
Core3: 82ºC
Core4: 79ºC

El rendimiento no varía mucho (1 o 2ºC) por el hecho de montar en el radiador los ventiladores soplando aire (en push) o aspirándolo (en pull), aunque esta diferencia suele ser a favor de montarlos en push, sobre todo en determinadas instalaciones. En esta ocasión los tuve que instalar en pull porque la caja Antec Twelve Hundred no permite fijar bien un radiador doble, a pesar de disponer de un espacio para doble ventilador en su parte posterior. Aunque en esta misma instalación podía haber optado por montar los ventiladores al revés, soplando aire (en push), pero no quería introducir el aire caliente del radiador hacia el interior de la caja; y además, por la configuración del resto de ventiladores en la caja hubiera roto el flujo global de aire en el interior.

Comparando ambos disipadores Noctua y Corsair, en su configuración de serie, se puede observar que el Corsair H100 es capaz de rebajar en 4ºC los máximos alcanzados con el Noctua NH-D14, lo cual es una mejora considerable.


Corsair H100 con ventiladores de serie a 1600rpm
La misma configuración anterior pero probando con los ventiladores a más revoluciones, concretamente a 1600rpm. Probar los ventiladores de serie a más revoluciones no tiene mucho sentido pues no serían aceptables para el uso cotidiano por producir un excesivo y molesto ruido.

Resultados de temperaturas máximas
CPU: 70ºC
Core1: 85ºC
Core2: 81ºC
Core3: 81ºC
Core4: 78ºC

Aquí la conclusión es también rotunda, aumentar la velocidad de los ventiladores ha supuesto 1ºC en la mejora de la refrigeración del H100.


Corsair H100 con 4 ventiladores (máxima configuración)
Foto del montaje con los dos ventiladores incluidos de serie aspirando aire (en pull) a 1600rpm y dos ventiladores adicionales instalados soplando aire (en push) funcionando a 1400rpm.


Resultados de temperaturas máximas
CPU: 67ºC
Core1: 82ºC
Core2: 77ºC
Core3: 77ºC
Core4: 74ºC

Con esta configuración de ventiladores obtenemos el máximo rendimiento del disipador Corsair H100 y los resultados son brillantes teniendo presente que lo estamos comparando con un grande entre los disipadores por aire como el Noctua NH-D14. El H100 con 4 ventiladores en push-pull ha conseguido rebajar las temperaturas máximas ofrecidas por el NH-D14 en su configuración de 3 ventiladores, en unos admirables 7ºC.



Soplando las últimas palabras
La temperatura máxima establecida por Intel para esta CPU (temperatura conocida como Tcase) es de 68ºC, la cual ha sido sobrepasada en todas las configuraciones salvo en la última, pero no de forma crítica. 

Por otro lado, la temperatura máxima especificada para los Cores (conocida como Tjunction) es de 100ºC, habiéndonos quedado en el caso peor (primera configuración) a 10ºC de distancia, y en el caso mejor (última configuración) a 18ºC de distancia de alcanzarla. Suficiente margen, son temperaturas seguras.

Las temperaturas máximas obtenidas parecen (y son) elevadas porque las condiciones de la prueba son muy exigentes: 

  • Partiendo de una temperatura ambiente próxima a los 27ºC.
  • Con unos voltajes de la CPU aumentados.
  • Un overclock realizado a un procesador con un TDP de serie alto (130W).
  • Sumado al uso de una utilidad de tortura como Prime95 en su test SmallFFT, ejecutando 8 hilos de trabajo y realizando los cálculos en 64 bits.

Producen estos máximos de temperatura seguros pero elevados, pero que no se alcanzarán jamás en el uso normal del procesador. El sentido de la prueba es evaluar la capacidad del sistema de refrigeración.

Dejo una gráfica resumen con los resultados obtenidos en esta prueba para las 5 configuraciones analizadas:




Conclusión principal: Tanto el disipador Noctua NH-D14 como el Corsair H100 desempeñan una gran labor refrigerando la CPU.

El Noctua al refrigerar por aire tiene la ventaja de refrigerar también los componentes y disipadores pasivos que se encuentran a su alrededor en la placa base, entregándoles flujo de aire proveniente de sus ventiladores, en su contra, como todo disipador por aire, el calor que extrae es expulsado dentro de la caja, aumentando así la temperatura del interior de la caja y en consecuencia del resto de componentes. Otra ventaja de la refrigeración por aire es la menor sonoridad, ya que usando los mismos ventiladores que en la refrigeración líquida, aquí no existe el sonido adicional producido por la bomba y que contribuye al ruido total del conjunto.

El Corsair, al ser de refrigeración líquida, se aprovecha que el agua tiene mayor capacidad térmica que el aire, es decir, el agua absorbe y evacua a más velocidad el calor que el aire, por lo que consigue un mayor rendimiento (siempre que disponga de un radiador apropiado como en este caso). Otra ventaja interesante de la refrigeración líquida es que el calor puede ser expulsado fuera de la caja, manteniendo así mejores temperaturas en el interior de la misma; negativamente perderemos el flujo de aire alrededor de la zona del zócalo de la CPU, siendo en algunas ocasiones necesario instalar allí un ventilador para ayudar al disipador del chipset, o a refrigerar los MOSFETs, o reguladores de voltaje (VRM), sobre todo si tenemos un overclock alto.

Espero haber disipado algunas dudas a cambio de calentar un poco la cabeza.

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