Kühlsysteme sind ein wesentlicher Bestandteil vieler Aspekte der modernen Gesellschaft, einschließlich Autos, Computer und Gebäude. Kühlsysteme werden im Allgemeinen in zwei Arten unterteilt: aktive und passive. Aktive Kühlung ist eine Art der Wärmeübertragung, die angetriebene Geräte wie Lüfter oder Pumpen verwendet. Passive Kühlung überträgt Wärme ohne zusätzliche Energie zu verbrauchen.
Aktive Kühllösungen sind in der modernen Gesellschaft alltäglich. Diese Systeme arbeiten, indem sie Energie verwenden, um eine Art Wärmeübertragung zu bewirken, normalerweise durch Leitung oder Konvektion. Leitung tritt auf, wenn Wärmeenergie zwischen Atomen unterschiedlicher Energieniveaus ausgeglichen wird. Wasser über einem elektrischen Auge zum Kochen zu bringen ist ein gängiges Beispiel für Leitung. Konvektion findet statt, wenn wärmere Materie von einer Wärmequelle weggedrückt wird, beispielsweise wenn heiße Luft über einer Heizung aufsteigt.
Eine alltägliche Anwendung der aktiven Kühlung ist das System, das einen Automotor am Laufen hält. Der Verbrennungsmotor erzeugt viel Wärme und ohne Kühlung würde ein Automotor schnell frieren. Um den Motor kühl zu halten, wird mit Kühlmittel vermischtes Wasser durch den Motorraum gepumpt, wo es durch Wärmeleitung Wärme aufnimmt. Das überhitzte Wasser wird dann durch den Luftstrom zum Kühler gepumpt. Dies ist eine aktive Kühllösung aufgrund der von der Wasserpumpe verbrauchten Energie.
Ein weiteres Beispiel für aktive Kühlung ist die Klimaanlage (AC) in einem Haus oder Büro. Während diese Systeme unterschiedliche Grundkonstruktionen verwenden können, funktioniert die meisten AC-Kühlung, indem sie die Luft kühlt und Ventilatoren verwendet, um sie durch das Gebäude zu drücken. Dieser Prozess der erzwungenen Konvektion ist eine der am häufigsten verwendeten aktiven Kühlmethoden.
Viele aktive Kühlsysteme arbeiten mit passiven Kühlelementen zusammen, um effektiver zu funktionieren. Beispielsweise wird ein passiver Kühlkörper verwendet, um Wärme von einem Computerprozessor abzuleiten. Wenn Wärme durch den Kühlkörper abgestrahlt wird, bläst ein Lüfter Luft um den Kühlkörper, um ihn kühler zu halten. Zusätzliche Lüfter zirkulieren normalerweise Luft durch das Computergehäuse, sodass die erwärmte Luft aus dem System herausgedrückt wird. Diese Art der Kühlung wird in vielen Geräten der Unterhaltungselektronik verwendet und ist ein Grund dafür, dass diese Geräte oft so laut sind.
Neue Technologien legen einen Schwerpunkt auf passive Kühllösungen, da diese Systeme in der Regel weniger Energie verbrauchen. Viele neue Gebäude verfügen über Konstruktionsmerkmale, die eine natürliche Wärmeübertragung ermöglichen, anstatt Ventilatoren oder Wechselstrom zu verwenden. Ein gutes Beispiel dafür sind Firstentlüftungen im Vergleich zu Dachbodenventilatoren in einem Haus. Firstentlüftungen lassen Wärme aus dem Dachboden entweichen, ohne zusätzliche Energie zu verbrauchen, um einen Lüfterflügel anzutreiben. Passive Systeme können im Vergleich zu aktiven Kühlsystemen oft sowohl Geld als auch Energie sparen.