UniFi Dream Machine Pro - silent mod (UDM-PRO, einmal in Leise bitte)

Einleitung und Ausgangslage

Aus dem Hause Ubiquiti gibt es die UniFi Dream Machine, ein Mesh-Router der für den gehobenen Heimbedarf eigentlich alles kann und mit seinem runden Gehäuse und Lüfter losen Design perfekt in jedes Wohnzimmer passt.

… Und dann gibt es da noch die UniFi Dream Machine PRO. Diese bietet nochmals einiges mehr an Funktionalität wie z.B. zwei WAN Ports, 10 Gbit Fähigkeit sowie den Video Server (Für Netzerk Cams, zu Überwachungszwecken). Dieses Gerät richtet sich also eher an den PROsumer und ist in einem ordentlich belüfteten 1HE 19 Zoll Rack Gehäuse untergebracht welches auch gut hörbar ist. In seinem natürlichen Umfeld, dem Rack fällt es nicht weiter auf. Die UDM-PRO hat zwar geregelte Lüfter, für das Wohnzimmer ist dieses Gerät aber trotzdem klar zu laut, auch im Leerlauf.

Damit wären wir beim Problem – Ich möchte meine UDM-PRO im Wohnzimmer betreiben und trotzdem meine Ruhe geniessen.

Die Hardware

Wenn man die UDM-PRO öffnet (ACHTUNG, Garantie Verlust!), findet man einen 60mm PWM Radiallüfter auf der CPU sowie einen 40mm PWM Axiallüfter hinter der Festplatte. Beide Lüfter führen ihre Abluft über eine Luftleitblende (schwarz) zur Rückseite des Gehäuses wo sie ausströmen kann.

Vor allem der erwähnte Radiallüfter auf der CPU leistet den Hauptbeitrag zur störenden Grundgeräuschkulisse und kann bei lastintensiven Betriebszuständen auch richtig laut werden. Der Axiallüfter hinter der Festplatte läuft nur wenn auch eine Festplatte eingesetzt ist. Die Festplatte selber macht natürlich auch Geräusche. In meinem Fall hatte ich ursprünglich geplant eine WD Purple Surveillance HDD einzusetzen.

Der Plan

Ich habe geplant, einen langsam drehenden 120mm Axiallüfter direkt über der CPU anzubringen, der ausreichend Luft in das Gehäuse befördert um für adäquate Kühlung zu sorgen. Hierzu habe ich einen Scythe KazeFlex 120 PWM Gehäuselüfter evaluiert. Dieser läuft im PWM Betrieb mit 300-800 U/min. Bei mir ist er üblicherweise im Bereich 500-550 U/min. Damit ist er auch in einer ruhigen Umgebung in einem gewissen Abstand nicht mehr wahrnehmbar.

Die Bilder zum Projekt

Umsetzung Lüfter

Bei der Auswahl des Lüfters ist man relativ frei. Je grösser der Durchmesser und je kleiner die Drehzahl – Je leiser kann es werden. 120mm erschien mir in Anbetracht der Rahmenbedingungen als die beste Option.

Einzig die Verwendung eines PWM Lüfters ist hier zwingend, da die Lüftersteuerung dies voraussetzt.

Man muss sich bewusst sein, dass man durch diesen Umbau massiv in das ursprüngliche Strömungskonzept des Gerätes eingreift - Also vorne passiv einströmen, durch die Lüfter und in den Luftleitelementen nach hinten ausblasen.

Mit der von mir verfolgten Lösung wird es eine reines Überdrucksystem. Den 120mm Scythe Lüfter habe ich deshalb auf der rechten Gehäuseseite positioniert, so dass er rund 80% der CPU-Kühlkörperfläche abdeckt. Wie auf den Bildern zu erkennen ist, ist die eine Hälfte der CPU Kühlkörperfläche oben geschlossen und die andere Hälfte heruntergefräst um Raum für den OEM Radiallüfter zu schaffen. Dies ist strömungstechnisch eigentlich eine eher ungünstige Ausgangslage für einen oben angeordneten Axiallüfter, da es auf eine Durchströmung des Kühlkörpers setzt.

Mit der von mir gewählten Anordnung ist aber auch weiterhin gewährleistet, dass der Kühlkörper mit ausreichend Luft durchströmt wird – Welche durch die Luftleitelemente nach hinten abgeführt wird. Die übrige Luft verteilt sich im Gehäuse und tritt grösstenteils an der Vorderseite aus.

Da durch den 120mm auch bei niedriger Drehzahl mehr Luft durch das Gehäuse befördert wird als durch die OEM Lüfter, ist diese Veränderung absolut unproblematisch.

Das Loch in den Gehäusedeckel habe ich entsprechend der Lüfter grösse mit einem Dremel herausgeschnitten. Um Lackschäden zu vermeiden wie sie bei mir passiert sind, muss die Fläche bei der Bearbeitung besser geschützt werden.

Der OEM CPU Radiallüfter wird ausgebaut und wird nicht mehr benötigt.

Der OEM HDD Axiallüfter kann einfach ausgesteckt werden, da dieser auch überflüssig ist bzw. das zweitlauteste Element ist. Zum Ausbau dieses Lüfters müssten alle Luftleitelemente ausgebaut werden was ein gewisser Aufwand wäre.

Der 120mm Lüfter ist ganz normal angeschraubt. Zu beachten ist, dass man für die Schraube direkt über dem Kühlkörper zwingend mindesten eine Senkkopfschraube benötigt.

Auf der Saugseite ist eine normales 120mm Lüftergitter angebracht.

Umsetzung Stromversorgung Lüfter

Einige Worte zur Lüftersteuerung der UDM-PRO … (Basis UniFi OS 1.10.4)

Beide Lüfter werden auf Basis der angezeigten Temperatur geregelt, welche wohl irgendwo im Bereich der CPU gemessen wird. Die angezeigte Lüfter Drehzahl entspricht dem CPU Lüfter.

Solange keine HDD (oder SSD) eingebaut ist, ist der 40mm Axiallüfter inaktiv und wird auch nicht überwacht. Sprich es gibt keine Fehlermeldungen, wenn man diesen einfach aussteckt. So bald aber eine HDD eingebaut ist gibt es eine Fehlermeldung. Die effektive Drehzahl dieses Lüfters wird aber nirgends angezeigt. Ebenfalls kann man diesen Lüfter nicht einfach via Software ausschalten.

Zur Versorgung muss man sich selber ein Kabel bauen… In meinem Fall habe ich den 120mm Lüfter über den CPU Lüfter Anschluss versorgt. Hierbei ist zu beachten, dass auf dem Board ein JST 1.25mm, 4 Pin Stecker vorhanden ist. Dies ist nicht unbedingt ein gängiger Stecker Typ! Man kann den Stecker vom OEM Lüfter abschneiden und an den 120mm Lüfter löten oder sich ein Adapterkabel von JST 1.25mm, 4 Pin auf Molex 47054-1000 (Standard 4 Pin PWM Lüfter Stecker) bauen. Zum neuen CPU Lüfter sollte man ein ausreichend langes Kabel vorsehen, damit man es beim Öffnen des Gehäuses nicht jedes Mal die Stecker ausstecken muss.

Wenn man plant eine HDD/SSD einzubauen muss man zwingend ein Signal am Tachosignal Pin (meist gelbes Kabel) anlegen um eine Fehlermeldung (Fan Error) zu vermeiden. In meinem Fall habe ich einfach das Tachosignal des CPU-Lüfters als Y Kabel auf einen Molex 47054-1000 Stecker gezogen und dort eingesteckt. Um Fehlfunktionen zu vermeiden nur das Tachosignal verbinden! Wenn man keine HDD/SSD einbauen möchte, erübrigt sich dieser Schritt (Jedenfalls mit der aktuellen Software).

HDD als Lärmquelle

Nach der beschreiben Modifikation war nun plötzlich die HDD (In meinem Fall eine WD Purple Surveillance) das lauteste Element, und im Betrieb deutlich (und störend) hörbar.

Eine Erkenntnis am Rande. Die WD Purple Linie wir vom Hersteller als besonders geeignet für den Einsatz mit Überwachungskameras beworben. Aus dieser Produktelinie gibt es HDDs sowie SD und Micro SD Karten (gedacht als lokaler Speicher für kleine Heimüberwachungskameras) jedoch interessanterweise keine SSDs. Ich habe mich dann dazu entschlossen stattdessen eine WD Red SSD einzubauen. Mir ist bewusst, dass eine SSD für diese Anwendung wegen der permanenten Schreibbelastung nicht unbedingt das Mittel der Wahl ist. Der geräuschlose Betrieb ist in diesem Fall aber wichtiger.

Der HDD Caddy kann problemlos mit einer 2.5 Zoll SSD bestückt werden. Die passenden Bohrungen sind vorhanden. Allerdings ist er ohne 3.5 Zoll HDD nicht optimal geführt und man trifft den SATA Anschluss nicht immer beim ersten Versuch.

Fazit

Die UDM-PRO ist nun nach der Modifikation im Wohnzimmer nicht mehr wahrnehmbar. Die Systemtemperatur bewegt sich im ähnlichen Bereich wie vor dem Umbau, ca. 45°C. Es ist hier anzumerken, dass das Gerät auf einem Kasten, knapp unterhalb der Decke platziert ist.

Durch den vorstehenden 120mm Axiallüfter ist die UDM-PRO nun natürlich höher als 1 HE, was bei diesem Einsatz aber absolut keine Rolle spielt.

Mögliche weitere Schritte

Seit ich unter der UDM-PRO noch einen Lüfterlosen 24 Port PoE Switch liegen habe, hat sich die Basistemperatur der UDM-PRO um einige Grad erhöht, obwohl ich die UDM-PRO mit Füsschen bestückt habe und die beiden Geräte so ca. 5mm Abstand haben. Es wäre eine Idee in der Mitte der UDM-PRO einige Bohrungen im Bodenblech anzubringen, damit ein Teil der Luft nach unten ausströmen kann, und somit die Luft zwischen den Geräten aktiv bewegt wird.

Sonstige Erkenntnisse

Bei der praktischen Nutzung sind mir bei der parallelen Nutzung mehrerer der 8 integrierten 1 Gbit Ports öfter ungewöhnliche Bandbreitenengpässe aufgefallen. Meine Recherche diesbezüglich hat ergeben, dass diese 8 Ports nur eine gemeinsame 1 Gbit Backplane haben, was diesen Effekt erklärt. Diese erstaunte mich vor allem in Anbetracht der Tatsache, dass dieses Gerät über je einen 10 Gbit WAN und LAN Port (SFP+) verfügt. Die SFP+ Ports sind folglich ebenfalls auch nur mit 1 Gbit zu den 8 RJ45 Port verbunden.

Diese 8 Ports können also nur für Geräte mit eher geringen Bandbreitenbedürfnissen genutzt werden. Wer den 10 Gbit WAN Port ausreizen kann oder auch im LAN öfters grössere Datenmengen transferiert, ist also auch bei wenigen Endgeräten praktisch gezwungen einen separaten Switch einzusetzen und diesen am besten via dem SFP+ Port anzubinden.