Raspberry Pi 4 Kühlung & Performance

Reddit User xCP23x hat diese klasse Aufnahme seines Raspberry Pi 4 Model B mit einer Röntgenmaschine gemacht.

Pünktlich zur Veröffentlichung habe ich hier einen Raspberry Pi 4 Model B (4GB RAM) vor mir liegen.

Bei der Vorbereitung für den eigentlichen Einsatzzweck als NAS (Blogpost folgt bald), konnte ich prompt feststellen, dass der kleine Computer so heiß wird, dass man ihn kaum noch anfassen kann.

Ich werde den Raspberry Pi 4 drei Tests unterziehen. Nach dem sich die Temperatur im Leerlauf stabilisiert hat, werde ich einen Performance-Test starten. Das sollte uns zeigen, wie heiß der Raspberry Pi wird, und wie sich das auf die Performance auswirkt.

Die Tests

  1. ohne Kühlmaßnahmen
  2. mit passiver Kühlung
  3. mit aktiver Kühlung

Den Pi hab ich offen bei einer Raumtemperatur von genau 30ºC betrieben. Ich habe Telegraf, Grafana und InfluxDB eingesetz, um die Metriken zu sammeln. Als Betriebssystem habe ich die Beta-Version von DietPi genommen, die schon auf der kommenden Version Raspbian Buster basiert. Für die Performance Tests habe ich den Test von DietPi verwendet.

Ohne Kühlung

  • Hier kann man sehr gut die hohe Leerlauftemperatur von 65-66ºC sehen.
  • Der Prozessor wird immer wieder gedrosselt, um der Temperaturentwicklung entgegenzuwirken.
  • Hier die Werte während der Performance-Messung:
    • Test Dauer: 33,97 Sekunden
    • Temperatur: min 67ºC, max 70ºC
    • SD-Karte: schreiben 28 MB/s, lesen 41 MB/s
    • RAM: schreiben 119 MB/s, lesen 245 MB/s

Passive Kühlung

Achtung bei der Wahl der Kühlkörper!

Kühlkörper für den Pi gibt es überall wie Sand am Meer. Viele der Billig-Anbieter verwenden aber normales doppelseitiges Klebeband um den Kühlkörper zu befestigen, statt einem teurerem thermischen Klebeband. Diese Sparmaßnahme führt dazu, dass der kleine Computer trotz Kühlkörper ca. 15ºC heisser wird!

Die billigen, gefährlichen Kühlkörper konnte ich durch gutes thermisches Klebeband wieder nutzbar machen. Die Kühlkörper von Alps kann ich uneingeschränkt empfehlen!

Raspberry Pi4 B mit passiven Alu-Kühlelementen
  • Hier kann man sehr gut sehen, dass die Leerlauftemperatur fast 10ºC niedriger ist, also bei ca. 56ºC, aber unter Vollast trotzdem ordentlich steigt.
  • Der Prozessor wird seltener gedrosselt, um der Temperaturentwicklung entgegenzuwirken.
  • Der Test läuft erheblich schneller
  • Hier die Werte während der Performance-Messung:
    • Test Dauer: 12,92 Sekunden
    • Temperatur: min 59ºC, max 70ºC
    • SD-Karte: schreiben 32 MB/s, lesen 42 MB/s
    • RAM: schreiben 270 MB/s, lesen 572 MB/s

Aktive Kühlung

Da ich den Pi zusammen mit all meinen anderen Pi3 und Pi3B+ in meinen Serverschrank in ein 19″ Rack packen werde, habe ich hier meine Low-Profile Aktiv-Kühlung eingesetzt.

Raspberry Pi 4 B mit DIY Aktiv-Kühlung
  • Die Temperatur ist sehr konstant, und bleibt unter 50ºC
  • Der Prozessor wird nur noch gedrosselt, wenn nichts zu tun ist. Nicht mehr durch hohe Temperaturen.
  • Der Test läuft unter 10 Sekunden. Das ist so schnell, dass in den 10-Sekunden Mess-Abschnitten keine 100% Last erkannt wird.
  • Hier die Werte während der Performance-Messung:
    • Test Dauer: 8,48 Sekunden
    • Temperatur: min 40ºC, max 47ºC
    • SD-Karte: schreiben 34 MB/s, lesen 42 MB/s
    • RAM: schreiben 380 MB/s, lesen 701 MB/s

Ergebnisse im Überblick

Im Vergleich dazu, braucht ein Raspberry Pi 3 B+ für den selben Test ca. 20 – 23 Sekunden.

WOW! Die Auswirkung sind bedeutender, als ich es erwartet hatte. Mit aktiver Kühlung läuft der Performance Test über 4x so schnell!

Fazit

Ein ungekühlter Raspberry Pi 4 B läuft langsamer, als ein ungekühlter Raspberry Pi 3B+

Der Raspberry Pi 4 B ist ein beeindruckender kleiner Computer fürs Geld und absolviert den Performance Test in nur 75% der Zeit, die der ODroid XU4 braucht. Mit vollem Gigabit LAN und USB 3.0 eröffnen sich ganz neue Anwendungsgebiete für den Pi wie z.B. als Fileserver/NAS oder sogar Plex Server.

Neuer ist nicht gleich besser:
Ja nach Einsatzzweck sollte man genau überlegen, ob der Pi 4 die richtige Wahl ist. Soll der Pi in einer leisen Umgebung oder in einem Gehäuse, ohne hörbaren Lüfter betrieben werden, sollte man vielleicht den Pi 3 B oder Pi 3 B+ in Betracht ziehen.

Für volle Leistung und maximale Lebensdauer sollte man für den Raspberry Pi 4 Model B besser für eine aktive Kühlung sorgen.

3 Antworten

  1. Ikem sagt:

    Woher hast du den Lüfter?

  2. jordi sagt:

    Hey Ikem,
    Hier bekommst du die Details – ich hab‘ auch den Lüfter von AliExpress verlinkt: https://onkeljordi.de/2019/08/low-profile-aktiv-kuehlung-fuer-den-raspberry-pi/

  3. Hallo OnkelJordi

    trotz Kühlkörper ca. 15ºC heisser bedeutet doch, daß man mit guter Wärmeleitpaste 15 Kelvin tiefer kommt => 82°C – 15°C
    Mit einem Alu-Kühlkörper der nicht viel größer als die Pi 4 CPU ist sollen rein passiv und bei Dauerlast 67°C möglich sein ???
    oder bin ich da auf dem Holzweg? Habe bei mir (progpi.de) einen Kupferzylinder im Einsatz und komme mit einem durchbohrten LED-Kühlkörper rein passiv unter 55°C nach 60 Min Vollast.
    Viele Grüße
    Harald

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