I sistemi di raffreddamento sono una parte vitale di molti aspetti della società moderna, comprese automobili, computer ed edifici. I sistemi di raffreddamento si dividono generalmente in due tipologie: attivi e passivi. Il raffreddamento attivo è un tipo di trasferimento di calore che utilizza dispositivi alimentati come ventole o pompe. Il raffreddamento passivo trasferisce il calore senza utilizzare energia aggiuntiva.
Le soluzioni di raffreddamento attivo sono all’ordine del giorno nella società contemporanea. Questi sistemi funzionano utilizzando l’energia per influenzare un qualche tipo di trasferimento di calore, solitamente per conduzione o convezione. La conduzione si verifica quando l’energia termica viene equalizzata tra atomi di diversi livelli energetici. Portare l’acqua a ebollizione su un occhio elettrico è un esempio comune di conduzione. La convezione si verifica quando la materia più calda viene allontanata da una fonte di calore, come quando l’aria calda sale sopra un riscaldatore.
Un uso quotidiano del raffreddamento attivo è il sistema che mantiene in funzione il motore di un’automobile. La combustione interna genera molto calore e, senza raffreddamento, il motore di un’auto si bloccherebbe rapidamente. Per mantenere il motore freddo, l’acqua mista al liquido di raffreddamento viene pompata attraverso il vano motore, dove assorbe il calore per conduzione. L’acqua surriscaldata viene quindi pompata al radiatore per essere raffreddata dal flusso d’aria. Questa è una soluzione di raffreddamento attivo a causa dell’energia utilizzata dalla pompa dell’acqua.
Un altro esempio di raffreddamento attivo è il sistema di condizionamento dell’aria (AC) in una casa o in un ufficio. Sebbene questi sistemi possano utilizzare diversi design di base, la maggior parte del raffreddamento CA funziona raffreddando l’aria e utilizzando i ventilatori per forzarla attraverso l’edificio. Questo processo di convezione forzata è uno dei metodi di raffreddamento attivo più comunemente usati.
Molti sistemi di raffreddamento attivo lavorano in tandem con elementi di raffreddamento passivi per funzionare in modo più efficace. Ad esempio, un dissipatore di calore passivo viene utilizzato per trasferire il calore lontano dal processore di un computer. Quando il calore si irradia attraverso il dissipatore di calore, una ventola soffia aria intorno al lavandino per mantenerlo più fresco. Le ventole aggiuntive in genere fanno circolare l’aria attraverso il case del computer in modo che l’aria riscaldata venga spinta fuori dal sistema. Questo tipo di raffreddamento è utilizzato in molti dispositivi elettronici di consumo ed è uno dei motivi per cui questi dispositivi sono spesso così rumorosi.
La nuova tecnologia pone l’accento sulle soluzioni di raffreddamento passivo, poiché questi sistemi generalmente utilizzano meno energia. Molti nuovi edifici hanno caratteristiche progettuali che consentono il trasferimento di calore in modo naturale invece di utilizzare ventilatori o aria condizionata. Un buon esempio di ciò sono le prese d’aria del colmo rispetto ai ventilatori della soffitta in una casa. Le prese d’aria della cresta consentono al calore di fuoriuscire dallo spazio sottotetto senza utilizzare energia extra per alimentare una pala del ventilatore I sistemi passivi possono spesso risparmiare denaro ed energia rispetto ai sistemi di raffreddamento attivi.