Kühlung für den Raspberry Pi - sinnvoll oder nutzlos?
Für den beliebten Einplatinencomputer gibt es zahlreiche Kühlrippen und Lüfter - doch wie groß ist hier der Nutzen? Zweifelsohne ist es immer besser eine Kühlung zu haben als keine zu haben. Doch ich habe mich gefragt, wie groß der Unterschied beim aktuellen Spitzenmodell (RPi 4B, 4 GB) wohl sein mag.
Zunächst einmal gilt zu klären, in welchem Temperaturbereichen die Verwendung des Kleinstrechners überhaupt möglich ist. Die Raspberry Pi Foundation gibt in ihren FAQs folgende Werte an:
- LAN-Chip: 0 bis 70 C°
- SoC: -40 C° bis +85 C°
Oimjakon und Werchojansk scheiden somit als denkbare Einsatzgebiete schon mal aus. 🙂
Doch auch im heimischen Umfeld ist eine Kühlung je nach Lastprofil empfehlenswert bis notwendig, wie der Test zeigte.
Die Tests wurden auf einem Raspberry Pi 2 und Pi 4 unter Raspbian Buster ausgeführt (einen Pi 3 hatte ich leider gerade nicht zur Hand). Als Kernel-Version wurden die aktuelle durch die Foundation freigegebene Version 4.19.97-v7+ und die letzte Beta-Version 5.4.40-v7+ verwendet. Bei beiden Versionen waren die Ergebnisse bei aktueller Firmware identisch; hier hat sich in den letzten Monaten einiges getan, wie auch der Blog der Raspberry Pi Foundation berichtet.
Neben dem Idle-Wert habe ich auch Temperatur-Werte nach einem 15 minütigen Burn-in-Test sowie 1 Minute und 10 Minute nach Beendigung des Tests erfasst. Der Lasttest wurde mit stress-ng ausgeführt:
1# stress-ng --matrix 0 -t 15m
Mithilfe von --matrix 0 werden alle verfügbaren CPU-Kerne genutzt, -t 15m setzt das Zeitlimit auf 15 Minuten.
Anschließend wurden die Pis in ein einfaches Acryl-Gehäuse mit 40mm-Lüftern verbaut - die Lüfter besitzen keinerlei Intelligenz und laufen immer auf maximaler Leistung.
Hier die erfassten Werte:
| Aufbau | Test | Pi 2 | Pi 4 |
|---|---|---|---|
| ohne Kühlkörper | Idle | 45 C° | 59 C° |
| 15 Minuten Burn-in | 70 C° | 83 C° | |
| Nach einer Minute | 55 C° | 72 C° | |
| Nach 10 Minuten | 48 C° | 63 C° | |
| Kühlrippen und 40mm-Lüfter | Idle | 30 C° | 37 C° |
| 15 Minuten Burn-in | 32 C° | 56 C° | |
| Nach einer Minute | 31 C° | 43 C° | |
| Nach 10 Minuten | 30 C° | 37 C° |
Ich war durchaus überrascht, dass der Pi 4 im Leerlauf schon recht warm läuft und im Lasttest schnell (nach ca. 6 Minuten) an die Temperaturgrenzen des SoC stößt. Im Dauerbetrieb wäre vermutlich in recht absehbarer Zeit ein Hardwareschaden zu verzeichnen. Vorherige Pi-Generationen habe ich fast immer ohne Kühlkörper betrieben - bei dem Pi 4 keine sonderlich gute Idee.
Also - lieber 5 Euro mehr in Kühlrippen und einen Lüfter investieren. 🙂