「CPUクーラーは空冷と簡易水冷のどちらが良い?」を解説

自作PCを組む時や、ゲーミングPCをBTOでカスタマイズする時などに地味に悩むのが「CPUクーラー」。せっかく買うならやっぱり簡易水冷の方が良いのか、あるいは別に空冷で十分だったりするのか…などなど。本記事では、自作PCで空冷と水冷も使ったことがある筆者が解説してみる。

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空冷と簡易水冷の違いを図解

まず最初に「仕組み」から理解してもらうために、写真ではなく筆者が作ったイラスト図解を使って、そもそも空冷ファンと簡易水冷ユニットは何が違うのかを解説していきたい。

空冷ファンの仕組み

CPU空冷ファンの仕組み

CPUのヒートスプレッダ(殻)に塗られたサーマルグリスを通じて、CPUの発熱を受熱ベースに伝えます。そして受熱ベースにやってきた熱を、次はヒートパイプを通してヒートシンクに移します。

するとヒートシンクに間に熱がたまりこむので、取り付けられたファンを使ってヒートシンクに挟まっている熱を外へと押し出す。空冷ファンは以上の流れで、CPUの熱を排出しているのです。

  1. ヒートスプレッダから受熱ベースが熱を受け取る
  2. ヒートパイプでヒートシンクに熱を移動
  3. ヒートシンクにたまった熱をファンで吹き飛ばす

とにかく構造がシンプルですね。

空冷ファンのメリット低コストで静かに冷える

  • 安くてコスパに優れる

構造のシンプルさゆえに、製造コストを抑えやすい。だから空冷ファンは安いものだと1000円くらいのモノもあり、3000円くらい出せばCore i7を定格運用するのに十分な冷却性能を得られる。

  • ファンを2個取付可能

トップフロー型はダメですが、一般的なサイドフロー型の空冷クーラーだと、ファンを取付けるためのファンクリップ(金具)が付属していることが多い。それを使うことで、ファンを2個に出来る。

空冷ファンには2個のファンを取付可能

2個にすると当然エアフローを水増しできるので、より効率よくヒートシンクに挟まっている熱を吹き飛ばせるようになる。結果として、少ない回転数で同じ冷却性能を得られるので、静音性も向上する。

これは簡易水冷ユニットには無いメリットです。大抵のサイドフロー型ファンは2個のファンを付けられるが、簡易水冷ユニットの場合は、ラジエーターのサイズに依存する。120mmラジエーターにはファンを1個しか付けられないからね。

  • 低コストで優れた静音性

元が安価なので、ファンにコストを掛けることで容易に優れた静音性を得られるのも大きなメリット。特にNoctuaの「NH-D15」は、静音・冷却ともに最強の空冷ファンとして知られるが、価格は1万円弱です。

では、同じコストでNH-D15に匹敵する静音性と冷却性能を持った簡易水冷が存在するか?…と言われると、無いです。少なくとも240~280mmラジエーターが必要になるので、1万円弱では済まない。

結論として、低コストで最高の静音性と冷却性能を得たいなら、現状は空冷の方が遥かに有利です。

  • 故障する確率が非常に低い

構造がシンプルなので壊れにくい。というか、壊れるのは動いているファンくらいなもので、ヒートシンクなど動かない部分が壊れることは物理的ダメージ(ハンマーで殴るとか)を加えない限り滅多に無い。

ポンプの不良で1台ご臨終しました(コルセア嫌だ…まぁどこも製造元は同じですけど)。

対する簡易水冷ユニットは、ファンだけでなくポンプも故障する。初期不良に与える確率も高い。実際に、筆者は最近法人向けに作ったPCで、Corsair H100 v2を2個導入したが、1ヶ月後に1個が故障しましたから。

というわけで、なるべく初期不良や故障のリスクを避けたいなら空冷の方がオススメ。

空冷ファンの弱点エアフローとスペースが必須

  • 適切なエアフローが必要

ヒートシンクにたまった熱を、最後はファンで吹き飛ばすわけですが、その吹き飛ばされた熱はケース内部に垂れ流しです。放置しておけば、ケース内部の温度がどんどん上昇して、いずれは冷えなくなる。

空冷ファンにはエアフロー必須

よって、CPUクーラーが垂れ流しにしている熱を、ケース外部へ排出するために適切なエアフローが必須。特に自作PCの場合は、事前にPCケースに付属ファンがないかどうかは要チェックでしょう。

ガレリアDTのエアフローを検証

ガレリアの場合はエアフローが確保済み

BTOの場合はさほど心配ありません。標準で必要最低限のエアフローが確保できるように、適切なケースファンが取り付け済みなので。

  • 性能とデカさは相関する

先程NH-D15は最高の空冷と紹介したけれど、驚くことに高さは165mmもあります。非常に大きいので、入り切るPCケースは限定される(※フタを閉めなくていいなら関係ないですが)

そして、PCケースに入ることが分かっても、次はメモリとの干渉も要チェック。この画像では干渉せずに済んだが、もしヒートシンクがもっと巨大だったら干渉している可能性が高いですね。

それを避けるために最近の大型空冷は、ヒートシンクの位置を調整できるオフセット機能を搭載していることがあるが、まだまだ多くはない。

  • 冷却性能の上限は簡易水冷に劣る

簡易水冷ユニットは巨大なものだと360mm~420mmラジエーターのモノもあって、使えるファンの数は3~4個にもなる。一方の空冷は、今のところ140mmファンを2個使うのがやっとです。

120mmファンを4個取付可能な480mmラジエーター(※DIY水冷専用)。

そのため、冷却性能の上限は簡易水冷ユニットのほうが高い。とにかく予算度外視で可能な限り高い冷却性能を得たいと考えるなら、空冷よりも簡易水冷の方が魅力的だろう。

初心者もち
安くて静かで冷えやすい。それが空冷なのね。
自作歴23台のやかもち
そそ。水冷の方が冷えやすいってのは、あくまでもハイエンド品の話。

簡易水冷ユニットの仕組み

簡易水冷ユニットの仕組み

簡易水冷ユニットの仕組みは、基本的には空冷とそう変わりません。最大の違いは熱の運び方でしょう。この図解の通り、受熱ベースから受け取った熱をヒートパイプではなく、ホースを使って運びます。

ホースを通ってラジエーターまで熱を運び、ラジエーターに溜まってきた熱をファンを使って吹き飛ばす。最終的にファンを使って排熱する点は、空冷ファンと全く同じですね。

簡易水冷のメリット冷却性能と外排気

  • 空冷には届かない冷却性能

簡易水冷ユニットの最大のメリットは、何と言っても空冷を超える冷却性能を得られること。特に280mm以上のラジエーターを備える簡易水冷ユニットは、容易にNH-D15を超える冷えっぷりを見せる。

代表例はKraken X62(280mm / FDBファン x2)や、Corsair H115i(280mm / スリーブベアリング x2)など。価格は15000~19000円と非常に高いが、得られる冷却性能は確かに凄まじい。

ちなみに、Kraken X62は国内で入手できる簡易水冷ユニットとして、最高の冷却性能を持つクーラーです。
  • エアフローが少なくても冷やせる

空冷と違って、簡易水冷は受熱ベースで受け取った熱を、いったんラジエーターまで運んでから排出します。空冷はCPU周辺に垂れ流しです。このため、エアフローが無くても簡易水冷は冷やしやすい。

簡易水冷ユニットはエアフローが要らない

図解するとこんな感じ。熱をケース外部へ直に排出できるので、エアフローがあまり無いケースでも案外冷やせます。エアフローを確保しにくい小型ケースを使う場合などに、この「外排気」という性質は重宝する。

  • メモリとの干渉は気にしなくていい

デカイ空冷はPCケースを選ぶ上に、メモリとの干渉も問題でした。一方の簡易水冷ユニットは、ウォーターポンプがコンパクトに作られているので、メモリと干渉することは稀。

簡易水冷は、CPUソケット周りがスッキリしやすい。

ただし、PCケースを選ぶことはある。多くのPCケースは240mmラジエーターまで対応しているが、280mm以上となるとそれなりに大きいPCケースでなければ、対応していない。

ネイティブに280mm対応は少ない

「280mm対応ケースが少ない。」と書くと、やや語弊があるので補足しておきます。

単に280mmに対応しているだけなら、割りとある。ただし、大抵の場合はマウントベイの一部(または全て)を犠牲にする必要がある。人気のPCケース「Define R6」も、280mm対応だが、マウントベイを一部失います。

これは「280mm以上の簡易水冷を使いたいけど、ブルーレイドライブも同時に使いたい。」と考えているユーザーにとっては、意外なデメリットです。

何も失わずに、ネイティブに280mmラジエーターに対応しているPCケースは結構少なく、値段も高い。

簡易水冷の弱点コスパが悪く、リスクもある

  • コストパフォーマンスに欠けている

最近は5000円台から簡易水冷ユニットが売っているが、ラジエーターの大きさは120mmです。正直に言いますが、少なくとも240mm以上のラジエーターを使わないのなら、空冷にした方がいい。

熱をどれだけ排出できるかどうかは、ファンの数に依存している部分が大きい。ファンを1個しか付けられない120mmラジエーターの性能は、120mmファンを使う空冷に負けることすらある。

120mm簡易水冷は、i7 8700Kをフルに使うと平均74℃くらいだった。

結論として、簡易水冷でガッツリと冷却性能を得たいなら240mm以上が選択肢になるので、必然的にコストパフォーマンスも悪化する。冷却性能を目当てに240mm未満を選ぶなら、空冷にしたほうがコスパは良い。

  • 初期不良と故障リスクが高い

空冷は動く部品がファンだけです。対する簡易水冷ユニットは、ファンだけでなくウォーターポンプもある。水漏れは滅多に無いけれど、ポンプが故障してエア噛みや冷却不良を起こすことは少なくない。

そして期待寿命も短め。NH-D15が6年保証なのに、その2倍近い値段のKraken X62はわずか1年しかありません(※国内代理店の怠慢です。製造元は6年保証を謳っているのに…)

まぁ、使い続けていればクーラント液が少しずつ蒸発して減っていくし、クーラント液の減少にともなって少しずつ冷却性能も低下していく。安全に長く使いたいなら、空冷の方がリスクは低い。

クーラント液の蒸発?

ほとんどの簡易水冷ユニットは、ファンを除いてAsetekというメーカーが製造している。要するに、CoolerMasterやCorsairは自社でユニットを作っていない、OEMということになる。

そのAsetekいわく、長い開発期間を掛けて「いかにしてクーラント液を蒸発させないか。そしてホースからの水漏れを防ぐか。」に重点を置いて、ユニットの開発を行ってきたとのこと。

結果として、水漏れは極めて稀なレベルにまで減らすことが出来たが、蒸発は完全に防げたわけではない。3~5年はザラに持つとされるけれど、念のため3年くらいで交換したほうが安全かも。

あるいは、たまにCPU温度をチェックしてみて、買った頃よりも明らかに冷えが悪かったら交換。という感じで対処すればいいかと。

  • 静音性に期待しすぎないこと

これも意外な弱点です。簡易水冷ユニットはその構造故に、空冷クーラーよりも静音性で劣りやすい。理由は簡単で、音源の数が違うからです。

簡易水冷は音源が多い
  • 空冷:音源は「ファン」のみ
  • 水冷:音源は「ファン」と「ポンプ」、たまに「ホース」

実際に「Master Liquid Lite 120」を使って体感できたことで、ファンは静かでも微妙にポンプの動作音はするし、定期的に「ジョロロロ…」というクーラント液の流れる音がする。

音源が多いので、もし静音性を出来る限り重視するのであれば、140mmファンを2個備えるようなデカイ空冷を検討した方が良い結果を得られる。

初心者もち
なるほど~。要するにちっこい水冷使うくらいなら、空冷の方がコスパ良いってことか~。
自作歴23台のやかもち
うむ。水冷使うなら少なくとも240mmから検討したい。
簡易水冷で静音を目指すなら

「静か。」の定義が人によって違うが、もし簡易水冷ユニットで静音を目指すなら、なるべく大きいラジエーターを選んでファンを別のメーカー品に交換するのが手段の一つ。

比較的安い280mm簡易水冷の「Coresair H115i」を買ってきて、ファンを「Noctua NF-A14 industrialPPC-2000 PWM」に取り替える。などの工夫で静音性は大きく変化します。

念のため検証:空冷と水冷、どちらが冷える?

ここまで、空冷と簡易水冷のメリットと弱点について解説してきた。理屈としては概ね正しいことを書いてきたが、念のため…冷却性能について検証しておきたい。

検証に使ったのは、ドスパラのゲーミングBTO「ガレリア」です。ハイエンドモデルは標準で「静音パックまんぞくコース」、+5000円で「CPU水冷ユニット」を取り付けてくれる。

  • 静音パックまんぞくコース:120mmの中型空冷ファン
  • CPU水冷ユニット:120mmラジエーターの簡易水冷

どちらも同じサイズのファンを使っているので、本当に「240mm以下なら空冷を選んだほうがコスパ良い。」が正しいのかどうか。検証することで判明します。

比較対象
冷却
120mm空冷120mm簡易水冷
CPUi7 8700K @4.3 GHzi7 8700 @4.3 GHz

比較対象は以上の通りです。

  • 空冷:平均68.2度
  • 簡易水冷:平均63.9度

簡易水冷の方が、平均で4.3℃冷えた。外排気により、ケース内部の温度が上昇しにくいことが、冷却性能に影響を与えているようです。

ただ、4.3℃くらいではコスパ的に微妙。BTOでカスタマイズをする場合は空冷のままで良いだろう。大型ラジエーターを使わないなら、劇的な効果を得るのはやはり難しいところ。

初心者もち
+5000円でマイナス4℃か~、しょっぱいね。
120mm空冷 vs 120mm水冷は追試を予定中。

まとめ「空冷と簡易水冷のどちらが良い?」

比較空冷簡易水冷
冷却性能
  • 高い
  • もっと高い
静音性
  • 優秀
  • 音源は多い
エアフロー
  • 必須
  • 無くても行ける
省スペース
  • 悪くなりがち
  • 干渉は少ない
取り付け
  • カンタン
  • 手数は増える
初期不良
  • 滅多にない
  • やや当たる
期待寿命
  • 非常に長い
  • やや劣る
コスパ
  • 良い
  • 悪い
おすすめ
  • 万人向け
  • 理解のある人向け

表にまとめてみた。

結論として、これからBTOでゲーミングPCを買おうとしている人や、初めて自作に挑戦しようとしている初心者さんに「空冷と簡易水冷のどちらが良い?」と聞かれれば。

「空冷」と答えます。

逆に自作に慣れていて、パーツに関する知識がある人はどちらでも良いでしょう。コンセプトや状況に合わせて、自分にとって最適なCPUクーラーを選べば良いだけです。

以上「CPUクーラーは空冷と簡易水冷のどちらが良い?を解説」でした。


グラフィックボードにも、ファン仕様があるので興味のある人はついでに読んでみてください。

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17 件のコメント

  • 素晴らしい記事をありがとうございます!特に実データを用いているのが良いですね!
    ”240mm以下なら空冷を選んだほうがコスパ良い。”を検証するなら同じ条件で240mmの簡易水冷をグラフ内に、コスパを述べるのであれば 空冷 水冷120mm、240mmの値段のデータも別表で載せるとより明示的になると思われますが、如何でしょうか

  • 120mmでデュアルファンの水冷ならCorsairのH80i V2がございます。
    ただ、全く冷えない、という報告もあるので正直微妙です。

  • おお、大変分かりやすいです。こうしてみると水冷はハイエンド向けで大きなケースを使える人向けって感じがしますね
    ところで水冷ラジエータは排気にするか吸気にするかという議論があるようですが、やかもちさんはどうお考えですか?

    • ケースファンの状況にもよりますが、純粋にCPU温度だけを下げたいという前提で考えれば、理屈では吸気の方が冷えやすいと思います。
      ケース内部はグラボの排気やマザーボード自体の発熱によって内部温度が上昇するので、排気にすると、その暖かい空気を使ってラジエーターを冷却するわけです。
      だから、ケース外部の冷えた空気を使った方がラジエーターを冷やしやすいので、純粋にCPU温度のみを考慮するなら「吸気 > 排気」となります。

  • 空冷でも箱が密閉されていなければエアフローの影響はほぼ受けないです、そう考えると空冷がさらに有利ですね。つべに検証動画とか有るので興味のある方は見てみてください。

  • 簡易水冷が流行りつつある昨今。
    でも空冷の能力で事足りるのであれば、内部の隙間がなくなるほどのドデカイのになっても、空冷で済ませますよ?
    …というわたくしは、サイズ「忍者四」のバカでかいヒートシンクの空冷式を愛用してますよ?
    冷え過ぎてCore i7-8700Kが50℃を超えてくれません(笑)
    ※現行の「忍者五」はデカ過ぎて総重量が1kg超えるらしいw
    でもこの忍者がスリッパさんにも対応してくれたらいいのになあ。(スリッパ買うわけじゃないけど)

    • 本格水冷は別格ですよ。

      簡易水冷は、受熱ベースがヒートスプレッダに接触しているだけ。対する本格水冷(DIY水冷)は、ヒートスプレッダから直接クーラント液を使って熱を運びます。
      更に、使えるラジエーターのサイズの自由度が高い(デカイもので480mm)です。もちろん、DIY水冷キットだけで10万はザラに超えますし、定期的なメンテナンスが必要になるので、コスパは最悪。
      冷却性能はLN2やチラーを除けば最強だけれど、冷却性能あたりのコストも最悪。やりたい人だけがやる、といったところでしょうか。

      参考:オリオスペックのフルカスタム水冷PC

  • Noctuaのファンは静圧が強めで水冷のラジエターのファンにも向いてますね。
    値段と色味が人を選びますけど。

    昔、ちょこっとかじってた程度ですけど簡易水冷とは別格ですよね。
    CPUの水冷ヘッドも出来が良いですし、ポンプも良いの選べばクーラントの
    流量が多いからOC時でも安定稼働しやすいです。
    CPUの水冷ヘッドはある程度、使い回しが利きますが(マウンタキットあれば)
    GPUは水冷ヘッドが専用の物が多くて使い回しが出来ず、2万ぐらい
    するかと思います。形状によってはVRMやメモリ用の水冷ヘッドが
    必要になったりしますね。
    また、マザーもVRMやメモリや周りの冷却が疎かになるのでOCするならそちらも
    水冷化するか、スポットファンみたいのでやるのがベターだと思います。
    昔、5インチベイに入る水槽+ポンプ付きタイプで計算したら10万余裕で超えて
    断念した覚えがあります。
    あと、G 1/4とかホースや継手の規格が結構ややこしいです。
    ホースも安物使うとすぐに黄ばんだりするのでフッ素加工してある物が
    グッドだったと思います。

    昔、GIGABYTEが3D Mercuryという水冷付いたデカいケースを
    売っていたのを思い出しました。

  • 丁寧な記事をありがとうございます!

    当方8700kを5Ghz前後でOCしようと思っているのですが、その状態での温度を空冷、水冷でグラフにして頂くことはできますか?ほかの人も言っていますが、240mmのラジエーターのデータも載せていただけるともっと良くなっていたと思います。

    • 240mmは持っていないですが、280mmは持ってるので参考までデータを。

      i7 8086K @5GHz - 1.25V

      NZXT X62(280mm簡易水冷)を使って、i7 8086Kを5GHz(Vcore 1.25V)にしてみました。負荷はBlenderを使って掛けています。
      280mmでも、殻割りをしないなら90℃未満に抑えるのがやっとです。240mmなら、もう少し冷えにくくなります。

  • よく、コスパで虎徹 MarkII SCKTT-2000が良いと聞きますが、
    やかもちさんてきにどうでしょうかおすすめされてる、少しお金だしてでもNoctua NH-D15にする方が良いですかね?

    • 価格コムで売れ筋1位のクーラーですよね。Core i7くらいのCPUを定格運用するなら、コスパは良いと思います。
      ただ、最近のCore i7(8700など)はエンコードで負荷を掛けると、消費電力が余裕で100Wを超えるので、余裕を持って5000円くらいの「無限五 Rev.B」あたりをおすすめします。
      NH-D15は、とにかく静音性を重視する人や、空冷でがっつりオーバークロックする人向けですね。単なる定格運用にはオーバースペックなクーラーです。

      • なるほど、参考になります。
        OCは、勉強不足でなんとなくしかわかってなくリスクがありそうなので
        NH-D15は、勉強し更に新しく組む機会があればにします。

        やかもちさんの記事は図や検証されていてわかりやすいので
        各CPUやメモリ、グラフィックボードなどのOCの仕方やメリット、デメリットなどの記事を書いていただけると嬉しいです。

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