Les systèmes de refroidissement sont une partie vitale de nombreux aspects de la société moderne, y compris les voitures, les ordinateurs et les bâtiments. Les systèmes de refroidissement sont généralement divisés en deux types : actifs et passifs. Le refroidissement actif est un type de transfert de chaleur qui utilise des appareils alimentés tels que des ventilateurs ou des pompes. Le refroidissement passif transfère la chaleur sans utiliser d’énergie supplémentaire.
Les solutions de refroidissement actif sont monnaie courante dans la société contemporaine. Ces systèmes fonctionnent en utilisant de l’énergie pour affecter une sorte de transfert de chaleur, généralement par conduction ou convection. La conduction se produit lorsque l’énergie thermique est égalisée entre des atomes de niveaux d’énergie différents. Porter de l’eau à ébullition sur un œil électrique est un exemple courant de conduction. La convection se produit lorsque la matière plus chaude est éloignée d’une source de chaleur, comme lorsque l’air chaud s’élève au-dessus d’un radiateur.
Une utilisation quotidienne du refroidissement actif est le système qui maintient le moteur d’une automobile en marche. La combustion interne génère beaucoup de chaleur et, sans refroidissement, un moteur de voiture se gripperait rapidement. Pour garder le moteur au frais, de l’eau mélangée au liquide de refroidissement est pompée à travers le compartiment moteur, où elle absorbe la chaleur par conduction. L’eau surchauffée est ensuite pompée vers le radiateur pour être refroidie par flux d’air. Il s’agit d’une solution de refroidissement actif en raison de l’énergie utilisée par la pompe à eau.
Un autre exemple de refroidissement actif est le système de climatisation (AC) dans une maison ou un bureau. Bien que ces systèmes puissent utiliser différentes conceptions de base, la plupart des systèmes de refroidissement AC fonctionnent en refroidissant l’air et en utilisant des ventilateurs pour le forcer à traverser le bâtiment. Ce processus de convection forcée est l’une des méthodes de refroidissement actif les plus couramment utilisées.
De nombreux systèmes de refroidissement actifs fonctionnent en tandem avec des éléments de refroidissement passifs pour fonctionner plus efficacement. Par exemple, un dissipateur thermique passif est utilisé pour évacuer la chaleur d’un processeur d’ordinateur. Lorsque la chaleur rayonne à travers le dissipateur thermique, un ventilateur souffle de l’air autour de l’évier pour le garder plus frais. Des ventilateurs supplémentaires font généralement circuler l’air à travers le boîtier de l’ordinateur afin que l’air chauffé soit poussé à l’extérieur du système. Ce type de refroidissement est utilisé dans de nombreux appareils électroniques grand public et est l’une des raisons pour lesquelles ces appareils sont souvent si bruyants.
Les nouvelles technologies mettent l’accent sur les solutions de refroidissement passif, car ces systèmes consomment généralement moins d’énergie. De nombreux nouveaux bâtiments ont des caractéristiques de conception qui permettent au transfert de chaleur de se produire naturellement au lieu d’utiliser des ventilateurs ou une climatisation. Un bon exemple de ceci est les évents de faîte par rapport aux ventilateurs de grenier dans une maison. Les évents de faîte permettent à la chaleur de s’échapper du grenier sans utiliser d’énergie supplémentaire pour alimenter une pale de ventilateur. Les systèmes passifs peuvent souvent économiser de l’argent et de l’énergie par rapport aux systèmes de refroidissement actifs.