Hva er konveksjonskjøling?

Konveksjonskjøling er all overføring av varme som oppstår fra en bevegelse av væske. Både væsker og gasser kan ha konveksjonskjøling, og effekten kan være naturlig eller påtvunget. Naturlig avkjøling skjer fra varmeoverføring på grunn av endringer i tetthet av væsken, for eksempel varm luft stiger og kjøligere luft synker. Tvangskonveksjon oppstår når en ytre kraft tilsettes for å bevege væsken, for eksempel en vifte som beveger luft eller en skje som rører en væske.

Varmeoverføring skjer først og fremst fra ledning og konveksjon. Ledning er en overføring av varme gjennom ethvert materiale, uten bevegelse av materialet. Et eksempel på ledning er en metallpanne oppvarmet av en flamme på en gasskomfyr. Gassflammen varmer opp undersiden av pannen, og ledning vil overføre varmen til resten av pannen. Når varmen er slått av, vil konveksjon avkjøle kjelen når varmen overføres og stiger over til luften rundt pannen.

Naturlig konveksjonskjøling skjer i jordas atmosfære og hav. Luft varmes opp av oppvarmingen av landet og stiger. Når luften stiger, avkjøles den og kommer tilbake til overflaten, og skaper global luftsirkulasjon og værmønstre. Havstrømmer fører varmt vann til kjøligere hav, og kjøligere vann synker og beveger seg til de varmere områdene. Sollys tilfører energi ved å varme opp luften eller vannet, og jordens rotasjon gir litt energi, men bevegelsen anses som naturlig snarere enn tvunget.

Konveksjonskjøling skjer også inne i jorden. Den smeltede kjernen, oppvarmet av forfall av radioaktive elementer, stiger mot den ytre jordskorpen på planeten vår. Konveksjon avkjøler det smeltede kjernematerialet og det beveger seg sakte tilbake til sentrum. Denne bevegelsen får kontinentene våre til å bevege seg sakte på toppen av den smeltede kjerne, et fenomen som kalles tektonisk platebevegelse.

Tvangskjøling er vanlig i hjem og virksomhet. Klimaanlegg og varmesystemer brukte tvangskonveksjon for å flytte varme inn eller ut av en bygning. Vifter i elektronisk utstyr brukte tvangskonveksjonskjøling for å flytte luft over elektroniske komponenter. Kjølesystemer bruker vifter både for å fjerne varme fra kondensatorene, men også for å avkjøle kompressoren og flytte luft inne i det kjølige rommet.

Kjølevifter har vist konveksjonseffekter i århundrer. Med oppfinnelsen av elektrisitet, kan elektriske motorer brukes til å drive bordplate og takvifte. Sofistikerte takvifter som inneholder termostater for automatisk å kontrollere funksjonene sine, har vært tilgjengelig siden slutten av 1900-tallet. Alle er avhengige av det samme prinsippet om å avkjøle menneskekroppen ved å flytte luft over huden.

Konveksjon kan kombineres med fordampning for å forbedre kjøleytelsen. Fordampende kjølesystemer, som bruker tvungen luft som føres gjennom en våt fordampingspute for å avkjøle indre rom, er populære i områder med svært lav luftfuktighet. Disse systemene kjøler det indre rommet ved å fjerne varme fra den innkommende luften gjennom fordampning. Den resulterende luftstrømmen er kjøligere, men inneholder mer fuktighet. Fordampingssystemer fungerer ikke bra i områder med høyere relativ fuktighet, fordi kjøling ikke vil oppstå og interiøret kan bli ganske fuktig.