Raspberry Pi 5の話　②Active Coolerとオフィシャルケースを組み合わせてみる

Raspberry Pi 5とActive Coolerが届きましたので、さっそく気になっていたことを実験します。
それは、Active Coolerとオフィシャルケースを組み合わせて使ったらどうなる？という実験です。

目的

オフィシャルケースに付属するヒートシンクはすごく質素です。
ヒートシンク自体も単純な作りですし、SoCに両面テープでくっついてるだけです。
（最初からちょっと曲がってるし…）

一方、Active Coolerのヒートシンクは表面積が増えるようウェーブ状に加工されています。
両面テープではなくサーマルパッドでSoC、無線チップ、PMIC（電源管理IC）の3か所に接触するようになっており、明らかにコストが掛かってます。

ただしActive Coolerを取り付けてもラズパイ5の基板はむき出しのままです。
ならば、Active Coolerを取り付けたラズパイ5をオフィシャルケースに収納すればいいんじゃないの？と考えたわけです。

でも冷えなければ意味がないので、負荷をかけて温度を測定し、比較してみます。

テスト方法

テストツール

テストツールとしてstressberryを使います。
GitHub - nschloe/stressberry: Stress tests for the Raspberry Pi
負荷掛けはこんな感じの動作をします。カッコ内の時間はデフォルト値です。
温度が安定するまで待機→無負荷で測定（150秒）→CPU100%負荷で測定（300秒）→無負荷で測定（150秒）
同時にCPU温度とCPUクロック（＝サーマルスロットリングの掛かり具合）を測定してくれ、グラフ生成まで出来る便利ツールです。

テストパターン

テストパターンは以下の5つです。

①ラズパイ5単体
熱対策を何もしない状態です。

②オフィシャルケース
オフィシャルケースに格納し、付属のヒートシンクを装着、ファンを動作させます。

③Active Cooler（ケース無し）
Active Coolerを装着します。ケースはありません。

④Active Cooler in オフィシャルケース（フタ有り）
写真では中身がActive Coolerだと分かるようにフタが半開きですが、実際はきちんと閉めてテストしてます。

⑤Active Cooler in オフィシャルケース（フタ無し）

①～③は各製品自体の冷却能力確認のためのテストです。
④が本題の「Active Coolerを取り付けたラズパイ5をオフィシャルケースに収納すればいいんじゃないの？」パターンです。
⑤は、Active Cooler in オフィシャルケースの場合にケース内で熱い空気が循環してしまうのでは？という点の確認です。

結果

温度

室温22～24℃の室内で、各テストパターンを3回測定しました。
いずれも1回目は若干低めの温度が出て、2回目と3回目はほぼ一致する傾向でしたので、2回目の測定値を採用しています。

①ラズパイ5単体は最も高温になりました。（何も対策してないので当たり前ですが。）
後述しますが、サーマルスロットリングが効きまくってました。

②オフィシャルケースは意外にもよく冷えます。あんなに質素なヒートシンクなのに…
ただし、オフィシャルケースのファンはけっこう耳障りな音がします。

③Active Cooler（ケース無し）と⑤Active Cooler in オフィシャルケース（フタ無し）は同程度の冷え方で、高負荷時にオフィシャルケースより7℃高い結果でした。
オフィシャルケースと比較してファンは静かです。寝室に設置しても我慢できそうなレベル。

④Active Cooler in オフィシャルケース（フタ有り）はどう見ても熱がこもってます。
300秒のテスト時間中は温度が上昇し続けています。（グラフは載せてませんが、900秒で再テストしてもまだ上昇していました。）
熱がこもってケース内全体が75℃を超える環境になっていると思われ、とても良くないです。
残念ですが実用的ではないですね。