Case and Air Pressure

The air flow is often, unfortunately, one of the most neglected features in the choice of our Case, overshadowed by other factors, like the esthetics or the price, but is for sure the one that is more relevant in making all the parts that make up our pc work properly. To talk about this argument we need to make some points: as we know the main enemies of the electric components are HEAT, DUST and STATIC ELECTRICITY; the HEAT and the STATIC ELECTRICITY are the most dangerous since they can instantly compromise the functioning of any hardware component, the DUST instead, affects the components more in the long term, but it is as much detrimental since it will contribute to the other two factors, in fact slowly accumulating between the blades of the fans of the case and internal hardware, as GPU, CPU and PSU it will compromise their functioning and clearly, a fan that doesn’t run well will move less air than it’s supposed to, and so it will dissipate worse the heat generated by the components. The CASE therefore, is the component that is meant to host and shield all your expensive hardware, would you ever economize on the chassis of a racing car? Said this I will show you which are the characteristics that, in my opinion, you should look for when you will buy a new case.

Internal Layout:

Usually one of the first features that you should consider in a case is the internal space, nay the “Internal Layout”, on this depends the correct setting of our hardware and the simplicity in the process in itself, but even the air flow, and to that we will come later, anyway, many users start to build their PC even without the sufficient experience and often they will find themselves in hard situation that will force them to revise the hardware they bought or to spend even more money to buy some new compatible parts, for example: a GPU that won’t fit into the case, a water cooling AIO bough in combo with a case that won’t support it, a motherboard with form factor not supported in the case; these are just some of the problems that an accurate study of the build can easily overcome, features as the cages for removable HHDs, dedicated slots for the SSDs or the space on the back of the motherboard tray for the cable management, are some of the requirements that a quality case should include.

Dust Filters:

The dust is made up by volatile particles that can be found in the air and that deposit on the surfaces, the same dust that end up on fornitures, shelves and desks, will end up inevitably in the inside of our PC; an important feature that will help us with this problem, and that lately is getting popular between the case producers is the dust filter, it is fundamental for our case to include these filters at least on the vent of our PSU and in all the panels where we are going to install the intake fans, we will see later why.

corsair 450D bottom+psu dust filter

Air Flow:

Clearly, the air flow inside our case in one of the most important features in it, due to the premises we talked about above, but unfortunately is usually one of the most overlooked.

As we already said, the internal layout of a case contributes to a good air flow, less restriction there are in the case and more the air will be free to flow and to cool our hardware; we had already hinted to the removable cages for the HHDs, well, in the cheaper cases these ones are not removable and present some problems that may obstruct the correct air flow coming from the fans mounted on the front of our case. So, keeping this in mind when choosing our case will help us to uninstall them in case we wouldn’t need them for a better air flow.

A case with a good air flow, usually is a case that shows a lot of “intakes” for it, as the front panel and the superior ones “meshed” that, clearly, will let the air to flow better than the solid panel, and is to be said that nowadays all the manufacturers are fitting to these standards, and, except some older models, in every case have some meshed areas dedicated to the air intake.

But how many fans do we need to have a good air flow in the inside of our case? Unfortunately I don’t have the means to do the test in myself but there is someone who, thanks to his availability, did this test, here’s the link to the video on the YouTube channel of LinusTechTips, since in this article we will linger more on some other aspects.

Let’s start with the assumption that, a case, being a “closed box” represents a separated environment than the rest of the room in which it is in and the fact that it has some fans generating an air flow imply that on the inside we will have a different air pressure than the outside.

The fans on a case can be set up in two ways, as intakes, mounted in a way that they take the air from the outside and introduce it on the inside of the case, or in exhaust, meaning that they take the air from the inside of the case and the expel it to the outside, this windage, therefore, generates a different pressure between the inside and the outside of a case, but how?

We can have three different type of internal air pressure in our case, shown in the pictures below with the help of a Cooler Master Master Case 5;

Positive pressure: is when the air in intake is more than the air expelled, this situation will arise when we install more fans in intake than in exhaust, or no fans in exhaust.

PRO: the possibility to have a Case almost dust-proof, in case all the intakes are provided with dust filters.

The easiness in the installation is due to the fact that usually the motherboards presents more connectors for the fans on the side that facing front of the case rather than the rear and, usually, there are more assembling options for the fans in the front of the case.

CON: for sure the biggest problem in this situation is due to the fact that in this kind of set ups, especially in case you don’t have no fans in exhaust, the air tends to stagnate in the areas of the case in which there isn’t a direct flow, this phenomenon increases if the TOP of our case is a solid panel and if there are a lot of internal obstacles.

Negative Pressure: is exactly the opposite of the positive one, in this instance as a matter of fact there is a bigger exhaust flow than the intake one due to a larger number of fans mounted in exhaust.

PRO: this kind of layout allows a better dissipation of the internal heat and won’t let happen the phenomenon of the stagnation of the air since we will generate a vacuum effect, sucking all the air from the inside of the case, this effect will be as much noticeable as more fans we will have in exhaust rather than in intake.

CON: the biggest problem in this configuration is due to the fact that no case is watertight or sealed, there are a lot of little slits between the plates and the plastic parts that compose it, the vacuum effect, of which we talked about before, takes all the needed air from the outside through them, and since they will not be filtered in any way, we will have a lot of dust coming in from the outside, turning our PC into a real desk vacuum cleaner...

Neutral pressure: we have this kind of pressure when the air in intake and in exhaust are balanced due to an equal number of intake and exhaust fans, regulating them in a way that will let them generate the same air flow. 

PRO: this configuration is theoretically the more effective, since it creates and optimal air flow to dissipate the heat as fast as possible without creating stagnancies or a vacuum effect and therefore our system will be free from the dust.

CON: it’s extremely difficult to set up, if not impossible, it would require an enormous amount of work, taking into account the internal layout of the case, the values of the air flow and the static pressure generated by the fans, the resistance created by the components as the CPU heatsink, GPU, HDD and so on…i'ts hard...

To conclude  this article, we talked about the general characteristics to which, whoever is going to buy a new case, should look for, that are, a good internal layout, dust filters,  and an optimization for a good air flow.

We talked about the air pressure generated in the inside of a case and the different kinds of it with their pros and cons. We can say that the best solution of the three is the one with positive pressure, easy to achieve and highly effective, I’d take the liberty anyway of suggesting, to whoever wants to try it, to try and find a compromise between neutral and positive pressure, perhaps using the same number of fans in intake and exhaust but setting the last ones with a speed slower than the former with a layout as follows: 2 front intake fans, 1 rear exhaust fan and 1 exhaust fan on the top.

Il flusso d'aria è spesso, purtroppo, uno degli aspetti più trascurati nella scelta del nostro Case,  messo in ombra da altri fattori come l'estetica o il prezzo ma è sicuramente la feature che più influisce sul corretto funzionamento delle parti che compongono il nostro PC.

Facciamo alcune premesse; Sappiamo che i nemici principali dei componenti elettronici interni in un PC sono: CALORE, POLVERE ed ELETTRICITÀ STATICA; CALORE ed ELETTRICITÀ STATICA sono quelli più dannosi, in quanto possono compromettere istantaneamente il funzionamento di qualsiasi componente hardware, la POLVERE invece, influisce più a lungo termine ma è altrettanto dannosa in quanto poi contribuisce al presentarsi degli altri due fattori, in particolar modo il calore, la polvere infatti, accumulandosi lentamente tra le pale delle ventole di case e hardware interno , come GPU, CPU e PSU ne compromette il funzionamento ed ovviamente, una ventola che gira male muove poca aria, quindi dissipa peggio il calore generato dai componenti.

Il CASE, quindi, è quel componente che serve ad ospitare e proteggere al suo interno  tutto il nostro costoso hardware, voi risparmiereste mai sul telaio di un auto da corsa?, detto questo, vi illustrerò quali sono le caratteristiche che, a mio avviso, dovreste ricercare quando acquistate un nuovo case.

Layout Interno:

Solitamente, uno dei primi aspetti che bisogna considerare in un case è lo spazio interno o meglio il "Layout Interno", da questo dipende la corretta installazione del nostro hardware e la semplicità del processo in sé ma anche il flusso d'aria e ci arriveremo poi, ad ogni modo, molti utenti si cimentano nell'assemblaggio del proprio PC non avendo sufficiente esperienza e spesso si trovano in situazioni problematiche che li costringono a rivedere l'hardware che avevano acquistato o a dover spendere ulteriori soldi per acquistarne dell'altro compatibile; ad esempio, una scheda grafica eccessivamente lunga che non entra nel case, un dissipatore a liquido AIO comprato in combo con un case che non ne supporta l'installazione o ancora, una motherboard con form factor non supportato dal case, questi sono solo alcuni esempi di problemi che un accurata informazione e attenzione nella scelta dei componenti può evitare, features come le gabbie per gli HDD removibili, gli slot dedicati agli SSD o lo spazio sul retro della mobo tray per il cable menagment,  sono alcuni dei fattori che un layout interno di qualità dovrebbe avere.

Filtri antipolvere:

La polvere è composta da particelle volatili che si trovano nell'aria e che si depositano sulle superfici, la stessa polvere che finisce sui mobili di casa nostra, sulle mensole della nostra camera o sulla nostra scrivania, finisce inevitabilmente anche all'interno del nostro PC, a questo problema ci viene in soccorso una feature molto importante che, da qualche anno sta diventando, fortunatamente, molto comune tra i produttori di case, ovvero, i filtri antipolvere, è molto importante che il nostro case abbia questi filtri "almeno"  sulla presa d'aria per la nostra PSU e su tutti i pannelli dove andremo ad installare le nostre ventole in immissione, vedremo successivamente il perché.

corsair 450D lower+psu dust filter

Air Flow:

Sicuramente, quello del flusso d'aria interno al nostro case è forse l'aspetto, a mio avviso, più importante, tenendo conto delle premesse che ci siamo fatti sopra, sembra quasi scontato ma in realtà, come avevo già accennato è l'aspetto che meno viene tenuto in considerazione.

Come abbiamo già detto, il layout interno di un case contribuisce anche ad un buon flusso d'aria, meno restrizioni ci sono e più l'aria è libera di circolare e di arrivare a raffreddare il nostro hardware, avevamo già accennato la feature delle gabbie removibili per gli HDD, bene , nei case economici spesso quest' ultime non sono removibili e rappresentano delle vere e proprie "barriere architettoniche" che ostacolano il corretto flusso d'aria proveniente dalle ventole installate sul fronte del nostro case, quindi, l'aver tenuto conto di questa cosa al momento della scelta di un case ci permetterà di disinstallarle nel caso un cui non ci servissero per avere un flusso d'aria migliore.

Un case con un buon flusso d'aria, solitamente è un case che presenta molti "ingressi" per quest'ultima, come i pannelli frontale e superiore in "mesh" (forati) che, ovviamente , permettono un flusso d'aria migliore rispetto a dei pannelli solidi, c'è da dire che oggi giorno tutti i produttori si sono adattati a questo standard, chi più e chi meno, e, salvo vecchi modelli, tutti i casi hanno delle zone di ingresso per l'aria forate dedicate.

Ma di quante ventole abbiamo bisogno affinché vi sia un buon flusso d'aria all'interno del nostro Case? Sfortunatamente, non ho i mezzi per poter fare io stesso dei test ma c'è qualcuno che, forte delle grandissime possibilità economiche di cui dispone, ha effettuato questi test, vi riporto il link al video sul canale youtube di LinusTechTips, anche perché in questo articolo ci soffermeremo di più su altri aspetti.

Partiamo subito dal presupposto che, un case, in quanto "scatola chiusa" rappresenta un ambiente separato dal resto della stanza in cui è posto e il fatto che abbia delle ventole che generano un certo flusso d'aria implica che al suo interno vi sia una pressione atmosferica diversa  da quella al suo esterno.

Le ventole  in un case possono essere montate in due modi, in Immissione,  ovvero montate in modo tale che prendano l'aria dall'esterno e la immettano all'interno del case, oppure possono essere montate in Espulsione, ovvero che prendono l'aria dall'interno del case e la espellono verso l'esterno, questo spostamento d'aria, quindi,  genera un pressione diversa tra esterno ed interno del case ma di che tipo?, ora lo vedremo.

Possiamo avere tre tipi diversi di pressione dell'aria interna al nostro case, rappresentate nelle immagini sottostanti con l'utilizzo di un CoolerMaster Master Case 5;

Pressione positiva: Si crea quando il flusso d'aria immesso in un case è maggiore rispetto a quello espulso, questo avviene quando installiamo più ventole in immissione rispetto a quelle installate in espulsione o addirittura nessuna ventola in espulsione.

PRO: La possibilità di avere un Case "quasi" a prova di polvere", nel caso in cui tutti i nostri ingressi siano provvisti dei filtri antipolvere di cui avevamo accennato in precedenza.

La semplicità di installazione, data dal fatto che, molte MOBOs  presentano più connettori per le ventole posti verso il fronte del case che verso il retro e il fatto che, solitamente, vi siano più opzioni di montaggio per ventole nelle parti anteriori dei case rispetto al retro.

CON: sicuramente il contro più importante è dato dal fatto che in questa configurazione, specialmente nel caso in cui non si abbia nessuna ventola in espulsione, l'aria, tende a stagnare nelle zone del case dove non vi è un flusso diretto, questo fenomeno aumenta se il TOP del nostro case è formato da un pannello solido o se vi sono molti impedimenti interni.

Pressione negativa: E' esattamente l'opposto di quella positiva, si crea infatti quando il flusso d'aria in espulsione è maggiore rispetto a quello in immissione, questo avviene, quindi, quando installiamo un numero maggiore di ventole in espulsione rispetto a quelle installate in immissione o addirittura nessuna ventola in immissione.

PRO: questa configurazione permette una più veloce dissipazione del calore interno e non presenta il fenomeno dell'aria stagnante, in quanto si genera un effetto "vacuum" che aspira letteralmente l'aria dall'interno del case, questo effetto è maggiore se non vi è alcuna ventola installata in immissione.

CON: il contro più grave di questa configurazione è dato dal fatto che nessun case è "a chiusura stagna" ci sono tante piccole fessure, tra le lamiere e le plastiche che lo compongono, l'effetto vacuum di cui abbiamo accennato prima, risucchia letteralmente l'aria esterna al case anche da queste piccole fessure che, logicamente , non saranno filtrate in alcun modo, trasformando il nostro PC in un vero e proprio aspirapolvere da scrivania...

Pressione neutra: Si crea quando il flusso d'aria in immissione e quello in espulsione sono perfettamente bilanciati, questo avviene quando installiamo un numero uguale di ventole sia in immissione che in espulsione e le regoliamo in modo tale che generino lo stesso flusso d'aria. 

PRO: questa configurazione è "teoricamente" la più valida, in quanto riesce a creare un ottimo flusso d'aria per dissipare rapidamente il calore dal nostro hardware senza creare zone stagnanti e non genera effetto vacuum, quindi, il nostro sistema è al sicuro dalla polvere.

CON: E' estremamente difficile da realizzare, se non impossibile, richiederebbe un lavoro immenso, bisognerebbe tener conto del layout interno del case, dei valori di flusso d'aria e di pressione statica generati delle ventole, della resistenza creata dai componenti come dissipatore CPU, scheda grafica, HDD ecc, davvero un lavoraccio...

Siamo arrivati alle conclusioni, abbiamo parlato delle caratteristiche generali che chi acquista un nuovo case dovrebbe ricercare, ovvero, un buon layout interno, filtri anti polvere, ottimizzazione per un corretto flusso d'aria.

Abbiamo parlato della pressione dell'aria che si genera all'interno di un Case e delle varie tipologie con i loro pro e contro. Possiamo dire quindi che la soluzione migliore tra le tre è quella con pressione positiva, semplice da realizzare e di sicuro effetto, mi prendo comunque la liberta di consigliare, a chi volesse provare, di cercare un compromesso tra pressione positiva e pressione neutra, magari utilizzando lo stesso numero di ventole in immissione ed espulsione ma settando quest'ultime con velocità più basse rispetto alle prime con una configurazione:  2 ventole immissione anteriore, 1 ventola espulsione posteriore e 1 ventola espulsione superiore.